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1、带温度显示的温控与手控自动风扇系统摘要：本设计为一种温控风扇系统，具有灵敏的温度感测和显示功能，系统AT89C52单片机作 为控制平台对风扇转速进行控制。可由用户设置高、低档位，测得温度值在高低温度之间时 打开风扇强弱风档，当温度升高超过所设定的温度时自动切换到大风档，当温度小于所设定 的温度时自动降低风扇档位，控制状态随外界温度而定。同时，能够由人工设定风扇档位不 受温度控制，灵活性强。所设高低温值保存在温度传感器DS18B2 0内部E2R0 M中，掉电后仍 然能保存上次设定值，性能稳定,控制准确。关键词：自动控制 单片机 温控 手控 风扇一 技术指标1.1设计意义在激烈的市场竞争下，虽然电
2、风扇具有广阔的市场空间，但不断新生产品的出现， 要使产品更具市场优势，仅仅是靠传统型的电风扇是远远不够的，因此要对传统的电风 扇根据市场的需要进行不断的更新，不断的改进，以使自己的产品立于不败之地。传统 的电风扇较为突出的缺点是：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优其的重要了，特别是人们 在熟睡时常常没有觉察到夜间是温度变化，那样既浪费电资源又容易引起感冒。传统 的风扇是用机械式的定时方式，机械式的定时方式常常会伴随着很大的机械运动的声音， 特别是在夜间影响人们的睡眠质量，另个机械式的定时有一定的局限性，定时范围有限， 而且机
3、械式的容易坏。传统的电风扇没有单片机控制电风扇的功能，对平时调节风扇 风速或其它对风扇的调节，而又不想走近风扇带来很多的不便。鉴于以上方面的考虑， 我们需要设计一种智能电风扇控制系统来解决这些问题。12 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，能过各种可控型电子元器件对电风扇各种工作状态的控制，以达到用户需求。设计的功能要求 风速从高到低设置 4 个档位，并且每个档位都可以由用户设置或者根据温度自动调 节。 风扇可以自动的根据环境的温度调节风扇风速的档位，温度上升2C自动上升一个档 位，温度每降低2C自动下降一个档位。 设置数码管显
4、示当前的工作状态以及温度，使其更具人性化。 加入串口控制功能，对于工业应用的风扇，可以通过RS232接口用电脑上位机控制风 扇，同时可以对控制芯片重新编程，以实现不强大的功能。二、方案论证2.1 传感器部分方案一：采用热敏电阻采用热敏电阻，可满足 40 摄氏度至 90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可 靠性较差，对于检测 1摄氏度的信号是不适用的。而且在温度测量系统中,采用单片温度传感 器，比如AD590,LM35等但这些芯片输出的都是模拟信号，必须经过A/D转换后才能送给计算 机,这样就使得测温装置的结构较复杂.另外,这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器,不 能进行多点测量即使能实
5、现，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。方案二：采用 DS18B20温度传感器采用DS18B20数字温度传感器。DS18B20数字温度传感器芯片是以9位数字 量的形式反映器件的温度值。DS18B20数字温度传感器通过一个单线接口发送或接受信息，因此在中央微处理器和DS18B20之间仅需一条连接线（加上地线）。用语读写和温度转换的电 源可以从数据线本身获得，无需外部电源。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。综合考虑，选择方案DS18B20进行温度测量。2.2主控制部分方案一：采用SPCE061A单片机采用凌阳16位的SPCE06
6、1A单片机，处理速度较慢，内置2K SRAM，32K FLASH，要实现 稍大的存储量 受到限制，而如果扩展大量的外围电路的话，则降低了系统的可靠性，消耗了 大量的CPU资源。方案二：采用STC89C52此方案采用STC89C52 八位单片机实现。单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各 种各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小，硬件实现简单，安装方便。可以实现对DS18B20 和直流电机的控制工作，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。综合考虑，选择STC89C52作为主控制器。2.3调速方式的选择方案一：采用PWM控制PWM 是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术，尤其是在对电
7、机的转速控制 方面，可大大节省能量。 PWM 具有很强的抗噪性，且有节约空间、比较经济等特点。方案二：采用可控硅控制 实际中通过控制双向可控硅的导通角，使输出端电压发生改变，从而使施加在电风扇的 输入电压发生改变，以调节风扇的转速，实现各档位风速的无级调速。从本设计要求综合考虑实际中选择方案一。2.4温度控制模块设计方案一：采用红外遥控器+红外遥控解码：红外遥控器的使用大大方便了用户，使他们可以在一定 范围内实现对本系统的远程控制，符合当代人的生活习惯，而且红外遥控器的技术已经相当 成熟，使用也比较方便。方案二：选用键盘：假如使用键盘，用户就只能走进本控制系统去控制该系统已完成自己想要的 操作
8、。此方案设计与制作比较简单，且能完全完成既定功能。综合各方面因素，采用方案二。2.5显示电路的设计方案一：LCD1602液晶屏：LCD1602液晶屏是16*2的字符型液晶，可以显示英文26个字母的大小写，阿拉伯数字 09，及一些简单的符号。该液晶屏操作简单，显示功能强大。方案二：数码管：虽然数码管的显示位数有限，且只能显示一些简单的字符。但是在本课程设计中，所需要的数码管不多，少量数码管即可符合设计要求，估可采用。LCD12864液晶屏：该液晶屏是比LCD1602液晶屏更先进的液晶，可以显示图片信息，同样可以完成本设计系统的需要。但是该液晶屏相对比较贵。 综上所述，我们选择了数码管作为显示模块
9、。3 系统简述本系统由集成温度传感器、单片机、LED数码管、发光二极管、ULN2803驱动芯片、直流电机及一些其他外围器件组成。使用具有价廉易购的 AT89S52 单片机编程控制，通过修改程 序可方便实现系统升级。系统的框图结构如下：图1 系统原理框图4 硬件设计系统主要部件包括DS18B20温度传感器、AT89S52单片机、ULN2803驱动芯片、四位LED数 码管和直流电机。辅助元件包括发光二极管、电阻、晶振、电源、按键等。41、本系统各器件简介411、DS18B20单线数字温度传感器简介DS18B20单线数字温度传感器是Dallas半导体公司开发的世界上第一片支持“一线总 线”接口的温度
10、传感器。它具有3弓|脚T092小体积封装形式。温度测量范围为-55C +125C，可编程为9位12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625C。被测温度用符号 扩展的16位数字量方式串行输出。工作电压支持3V5.5V的电压范围，既可在远端引入, 也可采用寄生电源方式产生DS18B20还支持“一线总线”接口，多个DS18B20可以并联到3根 或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可 节省大量的弓线和逻辑电路。它还有存储用户定义报警温度等功能。DS18B20 内部结构及管脚DS18B20内部结构如图3所示，主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器
11、、非挥发的 温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。其管脚排列如图4所示，DQ为数字信号端，GND为 电源地，VDD为电源输入端。电源检测高啟拔器阳存储器和控4.1.2 AT89C52单片机简介AT89C52是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPER0M）256B片内RAM的低电压, 高性能CMOS8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标 准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片 中，ATMEL的AT89C52是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且 价廉的方案。AT89C52单片机管
12、脚Qm-By 鼻a-口 QyB5H玉九n 3工了了丄扌壬之盘丁丿誉玄oj*)s3-3-1b3t,ia Am巧mu00non9&0 0血o. 13L-4上.A-.?EeE.F4.-.4事9八! udv.由46心A.v-ftx.a.丸譚合aN FB-k F , L 1 r L r I 1 IAT89C52单片机管脚如图3所示。p 1F e A r = 1- L.事UP I r 匚：ras r ip 3 a E噹 T 3 14 l-HW |, 9 iF 3 -ii Cq n * H勺匸I W R- ） F 3 6 i=4 ms p i r i工 1 Mt * 311a 0 _图3 AT89C52单片
13、机管脚各管脚功能：VCC：供电电压。GND:接地。P0 口： P0 口为一个8位漏级开路双向I/O 口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1 口的管 脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数 据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出 原码，此时P0外部必须被拉高。P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1 口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时, 将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校
14、验时，P1 口作为第八位地接 收。P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出4个TTL 门电流，当P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入 时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程 序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1” 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能 寄存器的内容。P2 口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口： P3 口管脚是8个带内部上拉电
15、阻的双向I/O 口，可接收输出4个TTL门电流。当P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低 电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为AT89C51的一些特殊功 能口。P3.0： RXD （串行输入口）； P3.1： TXD （串行输出口）； P3.2： /INTO （外部中断0）； P3.3： /INT1 （外部中断1） ； P3.4： T0 （记时器0外部输入）；P3.5： T1 （记时器1外部输入）； P3.6： /WR （外部数据存储器写选通）；P3.7： /RD （外部数据存储器读选通）。P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号， 此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的 是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在
