基于單片機(jī)的智能溫控風(fēng)扇設(shè)計(jì)

賀廉云

摘要：本次設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的智能溫控風(fēng)扇。以STC89C52單片機(jī)為核心，可以實(shí)現(xiàn)對風(fēng)扇的有效控制?？梢愿鶕?jù)需要設(shè)置不同的溫度，如果溫度在設(shè)定值最大值和最小值之間時則啟動風(fēng)扇弱風(fēng)檔，如果溫度超過設(shè)定的數(shù)值時將會變到大風(fēng)檔，如果溫度低于最小值時風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動，啟動什么風(fēng)擋由外部溫度決定。測得的溫度值保存在溫度傳感器DS18B20內(nèi)部ROM中，斷電后保存的數(shù)值不變。基于單片機(jī)的智能溫控風(fēng)扇可以滿足人們的不同需要，具有一定的實(shí)用意義。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；溫度傳感器；智能控制

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Design of Microcomputer based intelligent temperature control

HE Lianyun

（Mechanical and Electronic Engineering Department， Dezhou University，Dezhou Shandong 253023，China）

Abstract：This design is based on the MCU intelligent temperature control fan. The paper applies STC89C52 microcontroller as the core， which can achieve the effective control of the fan according to the needs of different temperature. If the temperature value stays within this range between the set maximum and minimum value， the fan could start weak wind profile； if the temperature exceeds the set value ， the fan will change to the strong wind profile； and if the temperature is lower than the minimum value， the fan could correspondingly stop rotating.That is to say， starting the windshield is decided wholly by external temperature decision. The measured temperature values stored in the DS18B20 internal temperature sensor ROM， with constant power saving value. Intelligent temperature control fan MCU can meet the different needs of people， and has good practical significance.

Key Words： single chip microcomputer； temperature sensor； intelligent control

0 引言

21世紀(jì)是電子信息化的時代，溫度控制器在各個領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用，其最大的優(yōu)勢就是可以實(shí)時監(jiān)測溫度變化并進(jìn)行自動控制，能夠智能全面地滿足人們的實(shí)際需要?；趩纹瑱C(jī)的智能溫控風(fēng)扇是應(yīng)用單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)的一個小型控制系統(tǒng)。溫控風(fēng)扇能夠隨著溫度的改變，自行調(diào)整檔位高低，繼而控制風(fēng)速的大小，用戶也可以根據(jù)自己的具體需要來手動設(shè)定檔位值，呈現(xiàn)出實(shí)用性和個性化的十足優(yōu)勢，可應(yīng)用于家庭、賓館等各類對溫度經(jīng)常提出高端要求的真實(shí)場所。系統(tǒng)的效率高，成本低，而且其使用壽命長，能夠帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，因而具有廣闊的發(fā)展前景和市場潛力[1]。本文即針對這一課題展開完整詳盡論述。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

由圖1可知，整個系統(tǒng)包括5個模塊，分別是鍵盤輸入模塊，數(shù)字溫度傳感模塊，電機(jī)控制模塊、溫度的測量和顯示模塊以及單片機(jī)最小系統(tǒng)。具體來說，系統(tǒng)應(yīng)用溫度傳感器DS18B20測量環(huán)境溫度，轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號后輸入給STC89C52單片機(jī)，并在LED數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的溫度。也可以通過鍵盤按鍵來進(jìn)行最大、最小值的設(shè)定，再由單片機(jī)控制完成指定設(shè)置功能[2]。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種CMOS的8位微控制器。STC89C52不但使用了MCS-51系列單片機(jī)的經(jīng)典內(nèi)核，而且加入了眾多的改進(jìn)，使求獲得更為強(qiáng)大的應(yīng)用拓展實(shí)用功能。STC89C52在擁有靈活的8 位處理器的同時，更可以實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)可編程Flash，因此該單片機(jī)已然成為當(dāng)下常規(guī)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的主流首選[3]。

主控制最小系統(tǒng)電路如圖2所示。

2.2 溫度采集電路[4]

除主控電路外，本文還重點(diǎn)設(shè)計(jì)了溫度采集電路。電路中選用了DS18B20溫度傳感器，可以做到一根總線上掛接多個DS18B20，DS18B20溫度傳感器是通過內(nèi)部的時鐘電路發(fā)揮作用，最終實(shí)現(xiàn)溫度的測量。單片機(jī)I/O口和 DS18B20溫度傳感器的連接如圖3所示。

2.3 獨(dú)立按鍵連接電路

本次研發(fā)中，特征設(shè)計(jì)方面還有3個獨(dú)立按鍵，分別連接單片機(jī)的P2.0口、P2.1口和P2.2口，另一端接地，如圖4所示。按下P22鍵可以自行設(shè)置溫度，而按下P21鍵可以使設(shè)置的溫度上限值升高，按下P20鍵則可使設(shè)置的溫度下限值減小。用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際需要設(shè)置調(diào)控溫度，簡單方便。

軟件設(shè)計(jì)中，程序初始化函數(shù)可實(shí)現(xiàn)對DS18B20的啟動初始化，與此同時溫度讀取函數(shù)提供對數(shù)據(jù)的讀取和轉(zhuǎn)化功能，而鍵盤掃描函數(shù)則是根據(jù)用戶的需求來設(shè)定溫度可控的上限、下限值。此后，溫度處理函數(shù)還將對采集得到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，其結(jié)果數(shù)據(jù)即可成為風(fēng)扇控制函數(shù)發(fā)出指令來操縱對風(fēng)扇電機(jī)的啟停及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)等行為動作的實(shí)施依據(jù)[5]。

4 仿真與分析

本文研究中，針對上述軟硬件的關(guān)鍵主題設(shè)計(jì)，選用了Proteus進(jìn)行仿真[6]。仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖6所示。

由仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以表明，系統(tǒng)先期設(shè)定了溫度，風(fēng)扇電機(jī)可以根據(jù)溫度的升高降低而相應(yīng)地控制電機(jī)風(fēng)速的變化。當(dāng)溫度低于下限值時，風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動；當(dāng)超過上限值時，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速提高，風(fēng)速達(dá)到最大。

5 結(jié)合語

基于單片機(jī)的智能溫控風(fēng)扇采用DS18B20傳感器，將檢測到的溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，單片機(jī)對輸入的數(shù)字信號進(jìn)行分析處理，當(dāng)溫度高于上限值時，風(fēng)扇全速旋轉(zhuǎn)；當(dāng)溫度低于下限時，風(fēng)扇停轉(zhuǎn)；當(dāng)溫度處于上限值與下限之間時，風(fēng)扇開始平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。系統(tǒng)以單片機(jī)和DS18B20傳感器為核心，具有溫度顯示和控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的功能。

參考文獻(xiàn)：

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