毕业设计-基于AT89C52单片机的智能温控风扇设计.docx
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智能温控风扇的设计
郑州科技学院
专科毕业设计（论文）
题目智能温控风扇的设计学生姓名 专业班级 学号 所在系 指导教师 完成时间2012年4月1日
II
智能温控风扇的设计
摘 要
基于检测技术和单片机控制技术，设计了一种智能温控调速风扇。
阐述了智能温控调速风扇的工作原理、硬件设计、软件实现的过程。
系统原理简单，工作稳定，成本低，具有一定的节能效果。
通过单片机的控制我们实现了电风扇的主要功能：
当按下开关键时，系统初始化默认的设定温度为25度，如果外界温度高于设定温度电风扇进行运转，如果外界温度高于低于设定温度则风页不转动，同时显示外界的温度。
可以设置所需的温度，并同时显示所设定的温度，同时按加减键退出设定功能。
电风扇的自动控制，让电风扇这一家用电器变的更智能化。
克服了普通电风扇无法根据外界温度自动调节转速困难。
智能电风扇的设计具有重要的现实意义。
关键词 AT89C52/温度传感器/直流电机/模拟风扇
Esignofintelligenttemperaturecontrolfan
ABSTRACT
Baseddetectionandsingle-chipcontroltechnology,thedesignofasmarttemperaturecontrolfanspeed.Explainssmarttemperaturecontrolfanspeedcontrolworks,hardwaredesign,softwareimplementationprocess.Systemissimple,stable,lowcost,hasacertainenergy-savingeffect.
Controlledbythemicrocontrollertoachieveafanofourmainfunctions:
Whenyoupressthekeytoopenthesysteminitializethedefaultsettemperatureis25degrees,iftheoutsidetemperatureisabovethesettemperatureforfanoperation,iftheoutsidetemperatureishighbelowthesettemperatureinthewinddoesnotturnthepage,displayingtheoutsidetemperature.Youcansetthedesiredtemperature,andalsoshowsthesettemperature,presstheplusorminuskeytoexitthesettingmode.
Automaticfancontrol,sofansofthehomeappliancesbecomemoreintelligent.Unabletoovercometheordinaryfanspeedautomaticallyadjustedaccordingtooutsidetemperaturedifficult.Smartfandesignhasimportantpracticalsignificance.
KEYWORDS AT89C52,temperaturesensor,D.C.electricmachine，Simulationoffan.
III
目 录
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
1绪论 3
1.1引言 3
1.2发展现状与应用领域 3
2整体方案的设计 5
2.1系统整体设计 5
2.2方案论证 5
2.3温度传感器的选择方案 5
2.4控制核心的选择 6
2.3显示电路的选择 7
2.4调速方式的选择 7
2.5控制执行部件的选择 8
3主要原件的介绍 9
3.1温度传感器 9
3.1.1温度传感器的种类和选择 9
3.1.2DS18B20的工作原理及其单片机的接口电路 9
3.2单片机 11
3.2.1单片机的种类及选择 11
3.2.2AT89C52单片机简介 13
3.2.3AT89C52的性能特点和芯片引脚图 15
3.3直流电机 16
4硬件设计 19
4.1开关复位电路 19
4.2数码管显示电路 19
4.3温度采集电路 20
4.4风扇电机驱动与调速电路 21
5软件设计 23
6系统调试 25
6.1系统存在的不足及展望 25
6.2调试过程中遇到的故障及解决方法 25
结束语 26
致 谢 27
参考文献 28
附 录1：
电路总图 29
附 录2：
实物图 30
附 录3：
源程序 31
附 录4：
温控风扇清单 35
1绪论
1.1引言
生活中，我们经常会使用一些与温度有关的设备。
比如，现在虽然不少城市家庭用上了空调，但在占中国大部分人口的农村地区依旧使用电风扇作为降温防暑设备，春夏（夏秋）交替时节，白天温度依旧很高，电风扇应高转速、大风量，使人感到清凉；到了晚上，气温降低，当人入睡后，应该逐步减小转速，以免使人感冒。
虽然电风扇都有调节不同档位的功能，但必须要人手动换档，睡着了就无能为力了，而普遍采用的定时器关闭的做法，一方面是定时时间长短有限制，一般是一两个小时；另一方面可能在一两个小时后气温依旧没有降低很多，而风扇就关闭了，使人在睡梦中热醒而不得不起床重新打开风扇，增加定时器时间，非常麻烦，而且可能多次定时后最后一次定时时间太长，在温度降低以后风扇依旧继续吹风，使人感冒；第三方面是只有简单的到了定时时间就关闭风扇电源的单一功能，不能满足气温变化对风扇风速大小的不同要求。
又比如在较大功率的电子产品散热方面，现在绝大多数都采用了风冷系统，利用风扇引起空气流动，带走热量，使电子产品不至于发热烧坏。
要使电子产品保持较低的温度，必须用大功率、高转速、大风量的风扇，而风扇的噪音与其功率成正比。
如果要低噪音，则要减小风扇转速，又会引起电子设备温度上升，不能两全其美。
为解决上述问题，我们设计了这套温控自动风扇系统。
本系统采用高精度集成温度传感器，用单片机控制，能显示实时温度，并根据使用者设定的温度自动在相应温度时作出小风、大风、停机动作，精确度高，动作准确。
1.2发展现状与应用领域
当今社会已经完全进入了电子信息化，温度控制器在各行各业中已经得到了充分的利用。
具有对温度进行实时监控的功能，以保证工业仪器，测量工具，农业种植的正常运作，它的最大特点是能实时监控周围温度的高低，并能同时控制电机运作来改变温度。
它的广泛应用和普及给人们的日常生活带来了方便。
简易温度监测控制器是利用单片机系统来完成的一个小型的控制系统。
现阶段运用与国内大部分家庭，系统效率越来越高，成本也越来越低。
其发展趋势可以根
35
据其性质进行相应的改进可以运用与不同场合的温度监测控制，并带来大量的经济效益。
它广泛应用于城市、农村、各种工业生产，在一定情况下亦适用于太阳能、锅炉及对温度敏感的产业的自动控制和温度报警，是实现无人值守的理想产品，市场极为广阔，需求量大。
并且使用寿命长，适用范围广，安装极其容易。
2整体方案的设计
2.1系统整体设计
温度显示
DS18B20
AT98C52
本设计的整体思路是：
利用温度传感器DS18B20检测环境温度并直接输出数字温度信号给单片机AT89C52进行处理，在LED数码管上显示当前环境温度值以及预设温度值。
其中预设温度值只能为整数形式，检测到的当前环境温度可精确到小数点后一位。
同时采用PWM脉宽调制方式来改变直流风扇电机的转速。
并通过两个按键改变预设温度值，一个提高预设温度，另一个降低预设温度值。
系统结构框图：
如图2-1所示。
直流电动机
PWM
驱动电路
复位开关
2.2方案论证
图2-1系统结构框图
本设计要实现风扇直流电机的温度控制，使风扇电机能根据环境温度的变化自动启停及改变转速，需要比较高的温度变化分辨率以及稳定可靠的换挡停机控制部件。
2.3温度传感器的选择方案
在本设计中，温度传感器的选择有以下两种方案：
方案一：
采用热敏电阻作为检测温度的核心元件，并通过运算放大器放大，由于热敏电阻会随温度变化而变化，进而产生输出电压变化的微弱电压变化信号，再经模数转换芯片ADC0809将微弱电压变化信号转化为数字信号输入单片机处理。
方案二：
采用数字式的集成温度传感器DS18B20作为温度检测的核心元件，由其检测并直接输出数字温度信号给单片机进行处理。
对于方案一，采用热敏电阻作为温度检测元件，有价格便宜，元件易购的优点，但热敏电阻对温度的细微变化不太敏感，在信号采集、放大以及转换的过程中还会产生失真和误差，并且由于热敏电阻的R-T关系的非线性，其自身电阻对温度的变化存在较大误差，虽然可以通过一定电路来修正，但这不仅将使电路变得更加复杂，而且在人体所处环境温度变化过程中难以检测到小的温度变化。
故该方案不适合本系统。
对于方案二，由于数字式集成温度传感器DS18B20的高度集成化，大大降低了外接放大转化等电路的误差因数，温度误差变得很小，并且由于其检测温度的原理与热敏电阻检测的原理有着本质的不同，使得其温度分辨力极高。
温度值在器件内部转化成数字量直接输出，简化了系统程序设计，又由于该温度传感器采用先进的单总线技术，与单片机的接口变得非常简洁，抗干扰能力强，因此该方案适用于本系统。
2.4控制核心的选择
在本设计中采用AT89C52单片机作为控制核心，通过软件编程的方法进行温度检测和判断，并在其I/O口输出控制信号。
AT89C52单片机工作电压低，性能高，片内含8k字节的只读程序存储器ROM和256字节的随机数据存储器RAM，它兼容标准的MCS-51指令系统，单片价格也不贵，适合本设计系统。
方案一：
采用电压比较电路作为控制部件。
温度传感器采用热敏电阻或热电偶等，温度信号转为电信号并放大，由集成运放组成的比较电路判决控制风扇转速，当高于或低于某值时将风扇切换到相应档位。
方案二：
采用单片机作为控制核心。
以软件编程的方法进行温度判断，并在端口输出控制信号。
对于方案一，采用电压比较电路具有电路简单、易于实现，以及无需编写软件程序的特点，但控制方式过于单一，不能自由设置上下限动作温度，无法满足不同用户以及不同环境下的多种动作温度要求，故不在本系统中采用。
对于方案二，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，能精确把握环境温度的微小变化。
故本系统采用方案二。
2.3显示电路的选择
方案一：
采用四位共阳数码管显示温度，动态扫描显示方式。
方案二：
采用液晶显示屏LCD显示温度
对于方案一，该方案成本低廉，显示温度明确醒目，在夜间也能看见，功耗极低，显示驱动程序的编写也相对简单，这种显示方式得到广泛应
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