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1、新疆工业高等专科学校电气与信息工程系课程设计基于单片机的温度控制智能电风扇专业班级： 电力系统自动化 10-10(1)班学生姓名： 张 玉 杰 指导教师： 陈 晓 云 完成日期： 2012-6-8 新疆工业高等专科学校 电气与信息工程系系课程设计任务书11/12 学年 下 学期 2012 年 6 月 4 日专业电力系统自动化班级电力 10- 10（1）课程名称单片机课程设计设计题目基于单片机的温度控制智能电风扇指导教师陈晓云老师起止时间2012.6.42012.6.8周数1 周设计地点电气系机房设计目的： 1. 掌握 keil 编程软件及 proteus 单片机仿真软件的使用； 2. 学习掌握
2、单片机的特性及单片机的应用； 3.熟悉掌握单片机的编程语言。设计任务或主要技术指标：本设计是以 51 单片机为主要控制核心，用 51 单片机系统对用户设定信号数据的采集以及分析，能通过温度传感器对环境温度进行数据采集，并用各种可控型电子元器件对电风扇各种工作状态，实现“温度高，风力大，温度低，风力弱”的性能的控制，以达到用户需求从而建立一个控制系统。设计进度与要求： 1.先确定设计方案并查阅相关资料； 2.学习 keil 编程软件及 proteus 单片机仿真软件并开始绘制电路原理图； 3.编写程序并调试； 4.要求在 proteus 单片机仿真软件上调试出预定结果，作出报告。主要参考书及参考
3、资料： 1 张鑫.单片机原理及应用.电子工业出版社 1 明德刚.DS18B20 在单片机温控系统中的应用.贵州大学学报，2006，2 2 黄朝民，肖明清，吴志强.单片机原理与应用.现代电子技术，2006,12 3 刘进山.基于 MCS-51 电风扇智能调速器的设计.电子质量，2004,10教研室主任（签名） 系（部）主任（签名） 年 月 日新疆工业高等专科学校电气与信息工程系 课程设计评定意见设计题目： 基于单片机的温度控制智能电风扇 学生姓名： 张玉杰 专业：电力系统自动化 班级：电力 10-10（1）班 评定意见：评定成绩： 指导教师（签名）： 年 月 日 评定意见参考提纲：评定意见参考提
4、纲：1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。2.学生的勤勉态度。3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。基于单片机的温度控制智能电风扇1摘要 风扇和空调的降温效果不同空调有强大的制冷功能，可以快速有效地降低环境温度，但电风扇的风更温和，更加适合老人儿童和体质较弱的人使用；电风扇有价格优势，价格低廉而且相对省电，安装和使用都非常简单。传统电风扇还是有许多地方应当进行改良的，最突出的缺点是它不能根据温度的变化适时调节风力大小，对于夜间温差大的地区，人们在夏夜使用电风扇时可能遇到这样的问题：当凌晨降温的时候电风扇依然在工作，可是
5、人们因为熟睡而无法察觉，既浪费电资源又容易引起感冒，传统的机械定时器虽然能够控制电风扇在工作一定后关闭，但定时范围有限，且无法对温度变化灵活处理。本设计以 AT89C51单片机为核心，通过温度传感器对环境温度进行数据采集，从而建立一个控制系统，使电风扇随温度的变化而自动变换档位，实现“温度高，风力大，温度低，风力弱”的性能。另外，通过键盘控制面板，用户可以在一定范围内设置电风扇的最低工作温度，当温度低于所设置温度时，电风扇将自动关闭，当高于此温度时电风扇又将重新启动。关键词：单片机、程序控制、自动调温、智能调速基于单片机的温度控制智能电风扇21 设计任务本设计以 AT89C51 单片机为核心，
6、通过温度传感器对环境温度进行数据采集，从而建立一个控制系统，使电风扇随温度的变化而自动变换档位，实现“温度高，风力大，温度低，风力弱”的性能。另外，通过键盘控制面板，用户可以在一定范围内设置电风扇的最低工作温度，当温度低于所设置温度时，电风扇将自动关闭，当高于此温度时电风扇又将重新启动。1.1 设计主要内容本设计主要内容如下： 风速设为从高到低 5 个档位，可由用户通过键盘手动设定。 当温度每降低 2则电风扇风速自动下降一个档位。 当温度每升高 2则电风扇风速自动上升一个档位。 用户可设定电风扇最低工作温度，当低于该温度时，电风扇自动停转。2 总体设计方案 2.1.总体硬件设计 系统总体设计框
7、图如图 2.1 所示基于单片机的温度控制智能电风扇3图 2.1 系统框图对于单片机中央处理系统的方案设计，根据要求，我们可以选用 AT89C51 单片机作为中央处理器。作为整个控制系统的核心，单片机内部已包含了定时器、程序存储器、数据存储器等硬件，其硬件能符合整个控制系统的要求，不需要外接其他存储器芯片和定时器件，方便地构成一个最小系统。整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比高，是比较合适的方案。本系统实现风扇的温度控制，需要有较高的温度变化分辨率和稳定可靠的换档停机控制部件。2.2 芯片及主要器件选择2.2.1 控制核心的选择采用 8051 单片机作为控制核心。以软件编程的方法进行温度判断，
8、并在端口输出控制信号。以单片机作为控制器，通过编写程序不但能将传感器感测到的温度通过显示电路显示出来，而且用户能通过键盘接口，自由设置上下限动作温度值，满足全方位的需求.并且通过程序判断温度具有极高的精准度，能精确把握环境稳度的微小变化。2.2.2 温度传感器的选用采用数字式集成温度传感器 DS18B20 作为感测温度的核心元件，直接输出数字温度信号供单片机处理2.2.3 显示电路采用液晶显示屏 LCD 显示温度液晶体显示屏具有显示字符优美，不但能显示数字还能显示字符甚至图形的优点，这是 LED 数码管无法比拟的。但是液晶显示模块价格昂贵，驱动程序复杂。2.3 芯片及器件介绍键盘输入热释电红外
9、传感器温度传感器 （DS18B20）AT89C51数码管发光二极管蜂鸣器继电器基于单片机的温度控制智能电风扇42.3.1 AT89C51 单片机AT89C51 是美国 Atmel 公司生产的低电压、高性能 CMOS 8 位单片机，片内含8KB 的可反复檫写的程序存储器和 12B 的随机存取数据存储器（RAM） ，器件采用Atmel 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内配置通用 8 位中央处理器（CPU）和 Flash 存储单元，功能强大的 AT89C52 单片机可灵活应用于各种控制领域。AT89C52 单片机属于 AT89C51 单片机的增强型，与 Int
10、el公司的 80C52 在引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容。其主要工作特性是：片内程序存储器内含 8KB 的 Flash 程序存储器，可擦写寿命为 1000 次；片内数据存储器内含 256 字节的 RAM；具有 32 根可编程 I/O 口线；具有 3 个可编程定时器；中断系统是具有 8 个中断源、6 个中断矢量、2 个级优先权的中断结构；串行口是具有一个全双工的可编程串行通信口；具有一个数据指针 DPTR；低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式；具有可编程的 3 级程序锁定位；AT89C51 工作电源电压为 5（1+0.2）V，且典型值为 5V；AT89C51 最高工作频率为 24
11、MHz。单片机正常工作时，都需要有一个时钟电路和一个复位电路。本设计中选择了内部时钟方式和按键电平复位电路，来构成单片机的最小电路。功能特性描述AT89C51 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89C51 具有以下标准功能： 8k 字节
12、 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保基于单片机的温度控制智能电风扇5护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器 8K 字节在系统可编程。AT89C51 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k b
13、ytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，功能强大的 AT89C51 单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C51 有 40 个引脚，32 个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含 2 个外中断口，3 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash 存储器
14、结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。AT89C51 有 PDIP、PQFP/TQFP 及 PLCC 等三种封装形式，以适应不同产品的需求。芯片封装及管脚如图 2.2AT89C51 引脚功能说明：VCC（40 引脚）：电源正VSS（20 引脚）：接地图 2.2基于单片机的温度控制智能电风扇6P0 端口（P0.0P0.7，3932 引脚）：P0 口是一个漏极开路的 8 位双向 I/O 口。作为输出端口，每个引脚能驱动 8 个 TTL 负载，对端口 P0 写入“1”时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时，P0 口也可以提供低 8 位地址和 8 位数据
15、的复用总线。此时，P0 口内部上拉电阻有效。在 Flash ROM编程时，P0 端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。P1 端口（P1.0P1.7，18 引脚）：P1 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O口。P1 的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4 个 TTL 输入。对端口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1 口作 输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。此外，P1.0 和 P1.1 还可以作为定时器/计数器 2 的外部技术输入（P1.0/T2）和定时器/计数器 2 的触发
16、输入（P1.1/T2EX） 。P2 端口（P2.0P2.7，2128 引脚）：P2 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O端口。P2 的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式）4 个 TTL 输入。对端口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。P2 作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。P3 端口（P3.0P3.7，1017 引脚）：P3 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O端口。P3 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4 个 TTL 输入。对端口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P3 做输入口使用时，因为
