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1、智能风扇的设计摘 要随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。 近年来，电风扇增设了各种新功能，既彰显了个性，也在无形中提高了档次。电风扇的自动控制，能够解决夏天人们晚上熟睡，由于夜里温度低导致受凉，或者从睡梦醒来亲自开关电风扇的问题，具有重要的现实意义，本文中智能风扇的设计以AT89C51单片机为核心，巧妙利用温度传感器，及时准确的采集环境温度，利用双向晶闸管进行无极调速，把智能控制技术用于家用电器的控制中，能够根据周围环境的温度对风速进行实时调整。
2、 关键词： AT89C51单片机，温度传感器DS18B20，七段晶体数码管目 录1 绪论12 芯片介绍12.1 AT89C51单片机介绍12.2 温度传感器DS18B20介绍42.3 DS18B20的温度处理方法53 硬件电路及系统原理分析63.1 系统总体设计63.2 功能描述63.3单片机最小系统电路83.4 键盘控制电路83.5数码管显示电路93.6 电机调速电路103.6.1 电机调速原理103.6.2 电机控制模块设计113.7 报警电路124 控制器软件设计124.1 主程序124.2 温度传感器面模块134.3 电机调速与控制子程序145仿真结果15结 论17致 谢18参考文献1
3、9附录201 绪论随着空调在日常生活中的普遍应用，很容易想到电风扇会为空调的社会淘汰品，其实经过市场的考验和证实，事实并非如此。虽然空调产品仍然具有很强大的生命力，但是电风扇在市场的验证下也显示着它的市场优势，并且其销售在不停的复苏具有很大的发展空间。据市场调查，电风扇的不停复苏主要在于以下三个方面：一是电风扇虽然没有空调机的强大的制冷功能，而电风扇是直接取风，风力更加温和，比较适合老年人、儿童以及体质虚弱的人使用。二是电风扇经过多年的市场使用，较合适人们的使用习惯，而且结构简单，操作方便，安装简易。三是电风扇比起空调产品而言，其价格低廉，相对省电，更容易进入老百姓的家庭。随着人们生活水平及科
4、技水平的不断提高，现在急用电器在款式、功能等方面日益求精，并朝着健康、安全、多功能、节能等方向发展。过去的电器不断地显露其不足之处，电风扇作为家用电器也是其中一员，同样存在类似的问题。传统的电风扇较为突出的缺点是：一是风扇的风力大小不能根据温度的变化自动的调节风速，对于那些昼夜温差比较大的地区，这个自动调节风速就显得尤其重要了，特别是人们在熟睡时常常没有察觉到夜间的温度变换，那样既浪费时间而且容易引起感冒。二是传统的风扇是机械式的定时方式，机械式的定时方式常常伴随着很大的机械运功的声音。三是传统的电风扇没有远程遥控控制电风扇的功能，对于平时需要调节风速，而又不想走进风扇带来的很多不便。所以设计
5、了这一款。我们都知道，传统电风扇采用机械方式进行控制，功能少、噪音大、各档的风速变化大，况且，档速调换也不方便。而基于AT89C51单片机的智能电风扇调速器的设计，巧妙的利用红外线遥控技术、单片机控制技术、无极调速技术和温度传感技术，把智能控制技术应用于家用电器的控制中，将电风扇的点击转速作为被控制量，由单片机分析采集到的数字温度信号，再通过可控硅对风扇进行调速，从而达到自动调整风速的效果。2 芯片介绍2.1 AT89C51单片机介绍AT89C51个引脚功能介绍如图1所示图1 AT89C51引脚图VCC：AT89C51电源正端输入，接+5V。VSS：电源地端。TAL1：单芯片系统时钟的反相放大
6、器输入端。TAL2：系统时钟的单项放大器输出端，一般在设计上只要在TAL1和TAL2上接上石英振荡器晶体系统就可以工作了，此外可以在两引脚与地之间加入30PF的小电容，可以是系统更稳定，避免噪声干扰儿死机。 RESET：AT89C51的重置引脚，高电平工作，只要对晶片重置时，只要对此引脚电平升之高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89C51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之间的内容均被设成已知状态，并且只地址0000H处开始读入程序代码执行程序。 EA/VPP：“EA”表示存取外部程序代码之意，低电平有效，也就是当此引脚低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPRO
7、M中）来执行程序。因此在8031级8032中，EA引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储空间。如果是使用8751内部程序空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，可以利用此引脚输入。ALE/PROG：ALE表示地址锁存器启用信号。AT89C51可以利用这支引脚来触发外部的8位锁存器（74LS373），将端口0的地址总线（A0A7）锁进锁存器中，因为AT89C51是以多工的方式送出地址及数据。所以程序执行时ALE引脚的输出频率约是系统频率的1/6，因此可以用来驱动其他周边晶片的时机输入。此外在烧录8751程序代码时，此引脚会当成程序规划的特殊功能来使用。PSE
8、N：程序存储启用，当8051被设成为读取外部程序代码工作模式是（EA=0），会公出此信号以便取得程序代价，通常这支脚是接到EPROM的OE脚。AT89C51可以利用PSEN及RD引脚分别启用存在外部的RAM与EPROM，是的数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址范围。PORAT0（P0.0P0.7）：端口0是一个8位宽的开路基极双向输出入端口，共有8个位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，因此类推。其他三个I/O端口（P!、P2、P3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，P0在做I/O用时可以推动8个TTL负载。如果当EA引脚为低电平时，P0就以多工方式提升地址总线（A
9、0A7）及数据总线（D0D7）设计者必须外加锁存器将端口0送出的地址锁存住成为A0A7，再配合端口2所送出的A8A15合成已完整的16位地址总线，而定址到6KB的外部存储器空间。PORT1（P1.0P1.7）：端口1也是具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个LSTTL负载，同样的若将端口1的输出设为高电平，变速由此端口来输入数据。如果是使用8052或是8032的话，P1.0又当定时器2的外部脉冲输入脚，而P1.1可以有T2E功能，可以做外部中断输入的触发脚位。 PORT2（P2.0p2.7）：端口2是具有内部提升电路的双向I/O端口，每一个引脚可以推动4个LS的TTl 负载
10、，若将端口2的输入设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。P2除了做一般I/O端口使用外，若是在AT89C51扩充外接程序存储器或数据存储器时，也提升地址总线的高字节A8A15，这个时候P2变不能当作I/O来使用了。PORT3（P3.0P3.7）：端口3也具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个TTL负载，同时还多工作在其他的额外特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制外部数据内容的读取会写入控制等功能。其引脚分配如下：P3.0：RD，串行通信输入。P3.1：TD，串行通信输入。P3.2：INT0：外部中断0输入。P3.3：INT1，外部中断1输入P3.4：T0
11、，计时计数器0输入P3.5：T1，计时计数器1输入P3.6：WR外部数据存储器的写入信号。P3.6：RD，外部数据存储器的读取信号。2.2 温度传感器DS18B20介绍DS18B20温度传感器是美国达拉斯半导体公司推出的应用单总线技术的数字温度传感器。该期间将半导体温敏器件、A/D转换器、存储区等做在一个很小的继承电路芯片上。本设计温度传感器之所以选择单线数字器件DS18B20，是在经过多方面比较和考虑后决定的，主要有以下放慢的原因：（1）系统的特性：测温范围为-55C+125C，测温精度为士0.5C；温度转换精度912位可变，能够直接将温度转换值以16位二进制数码的方式串行输出：12位精度转
12、换的最大时间为750MS：可以铜锁数据线供电，具有超低功耗工作方式。（2）系统成本：由于计算机技术和微电子技术的发展，新型大规模继承电路功能越来越强大，体积越来越小，而价格越来越低。一支DS18B20的体积与普通三极管相差无几，价格只有十元人民币左右。（3）系统复杂度：由于DS18B20是单总线器件，微处理器与其接口时仅需要一个I/O端口且一条总线上尅挂接几十个DS18B20，测温时无需任何外部原件，因此，与模拟传感器相比，可以大大减少接线的数量，降低系统的复杂度，减少工程的实施量。（4）系统的调试和维护：由于引线的减少，使得系统接口大为简化，给系统的调试带来方便。同时因为DS18B20是全数
13、字器件，故障率低，抗干扰强，因此，减少了系统的日常维护工作。DS18B20温度传感器只有三根外引线：单线数据传输总线端口DQ，外供电源线VDD，共用地线GND。DS18B20有两种供电方式：一种为数据线供电方式，因此VDD接地，它是通过内部电容在空闲时从数据线获得能量，来完成温度转换，相应的完成温度转换时间较长。这种情况下，用单片机的一个I/O口完成对DS18B20总线的上拉。另一种外部供电方式（VDD接+5V），响应的完成温度测量的时间较短。可以选用LM324A运算放大器作为温度传感器，将其设计成比例控制调节器，输出电压与热敏电阻的阻值成正比，但这种方案需要多次检测后方可使采样精确，过于烦琐
14、。所以我采用更为优秀的DS18B20数字温度传感器，它可以直接将模拟温度信号转化为数字信号，降低了电路的复杂程度，提高了电路的运行质量。2.3 DS18B20的温度处理方法DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。可以分别在93.75 ms和750 ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写，温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电
15、，而无需额外电源，因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。 DS18B20简介：（1）独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。（2）在使用中不需要任何外围元件。（3）可用数据线供电，电压范围：+3.0 +5.5 V。（4）测温范围：-55 +125 。固有测温分辨率为0.5 。（5）通过编程可实现912位的数字读数方式。（6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。（7）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。（8）负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。DS18B20直接将测量温度值转化为数字量提交给单片机，工作时必须严格遵守单总线器件的工作时序。表1 DS18B20温值转换变温度值/数字输出（十六进制）数字输出（二进制）+12507D0H0000 0111 1101 0000+850550H0000 0001 0101 0000+26.6250191H0000 0001 1001 000
