温控风扇系统设计.docx
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温控风扇系统设计
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温控风扇系统设计
自动化系统创意设计大赛作品说明书
作品名称:
温控风扇系统设计
队员:
2015年4月
摘要:
本设计是基于STC12C5A60S2单片机技术与温度传感器测量外界温度的设计原理,进行了不同设计方案的比较,给出了设计的硬件电路,同时对各种关键硬件进行较详细的介绍,并且以流程图的方式对系统设计作出介绍。
系统主要通过温度传感器控制不同的PWM占空比输出来控制风扇的档位。
而出于方便、可选择性的考虑,系统也添加了辅助功能,就是直接手动控制风扇的档位。
关键词:
STC12C5A60S2单片机,DS18B20温度传感器,PWM
1、引言
温控风扇在节能环保方面具有一定的作用,其工作原理除了普通的手动档位调节,主要是通过温度传感器感应外界温度,并自主地进行档位的调节,这样在风扇开着的情况下,不需进行手动就可以根据不同的外界温度进行自主调节风力大小,达到节能目的。
2、背景
随着空调机在日常生活中的普遍应用,很容易想到电风扇会成为空调的社会淘汰品,其实经过市场的考验和证实,真实的并不是这样的,在空调产品的冲击下,电风扇产品仍然具有很强大的生命力,电风扇在市场的考验中并没有淡出市场,反而销售在不停的复苏中,具有强大的发展空间。
据市场调查,电风扇的不停复苏主要在以下原因:
一,是电风扇虽然没有空调机的强大的制冷功能,但电风扇是直接取风,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,较符合人们的使用习惯,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,更易的进入老百姓的家庭。
在目前空调还没有普及,并且并不是所有的情况下空调都适合使用的情况下,智能风扇适合人体对温度的要求,智能风扇还有具有相当作用的。
3、意义与应用
1、普通电风扇的现状及存在的隐患:
大部分只有手动调速,功能单一。
长时间在高负荷工作容易损坏电器,并且造成电量的损失。
2、作品可运用在家庭中,风扇的风力随温度而调节,即可以避免人因温度低吹到冷风而着凉,也可达到节能目的,可见温控风扇更具有优越性。
3、其次将此系统装在产热多,急需排热的设备上,可以帮助它及时散掉大量的热。
比如电脑散热器等。
4、原理简介
1、电源开关,控制系统处于工作还是停止状态。
2、当系统上电之后,通过单片机读取外界温度,然后在液晶显示屏上显示出来。
通过判断温度的范围,控制风扇的停止与转不同的速度。
同时LED给出档位指示。
温度控制的范围可以通过按键进行设置。
3、另外,当不需要温度控制时,可以通过模式切换开关,让系统工作于手动控制模式。
通过按键进行调节风扇的停止,与不同转速。
5、方案设计
方案一:
采用两片STC89C516RD单片机、液晶1602和ds18b20,进行设计,让单片机1进行温度读取操作,另外的单片机2通过定时器,产生占空比不同的PWM。
两单片机通过串口进行通信,这样单片机1可以通过读取外界的温度,然后对单片机2进行控制。
这样就能在不同的温度区间内,单片机2控制直流5v小风扇不同的转速,从而实现温度自动控制风扇。
方案二:
采用STC12C5A60S2单片机、液晶1602和ds18b20。
这也是一款51单片机,但是它的性能比STC89C516RD单片机更强大,而且有独立的双路PWM输出。
这样,采用一片STC12C5A60S2单片机就能实现温度读取和直流5v小风扇的转速控制。
方案三:
采用stm8s105系列单片机、液晶1602和ds18b20,同样可以实现温度读取和直流5v小风扇的转速控制
方案比较:
方案一需要耗费更多的硬件资源。
因此我们直接排除方案一。
方案三,如果采用44脚贴片封装的stm8s105单片,可以在很小的覆铜板上把硬件做出来,这样可以节省一些硬件资源。
但是,因为温度传感器ds18b20的读取是通过单一I/O口读取的,stm8s105的I/O操作需要设置,让其是处于输入或者输出方式。
操作非常麻烦。
方案二需要的硬件资源相对较少,而且其I/O口兼容8051单片机,可以实现I/O口准双向操作,这样编程相对简单。
综上所述,我们选择方案二。
6、STC12C5A60S2单片机
简介
我们采用的单片机为STC12C5A60S2,STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机,是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机,指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。
内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S)针对电机控制,强干扰场合。
其引脚与普通8051单片机基本相同。
PWM寄存器设置
STC12C5A60S2单片机内置两路独立PWM输出,通过设置相应寄存器,可以让占空比改变。
PWM0的输出口在,而PWM1的输出口在相关的设置例子如下面的程序所示:
CCON=0;
单片机基础[M].北京航空航天大学出版社,2001.
[3]模拟电子技术基础[M].高等教育出版社,2001.
[4]数字电子技术基础[M].高等教育出版社,2006.
附录Ⅰ:
实物硬件图
图14实物硬件图
附录Ⅱ:
程序
#include<>
#include<>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineLCD1602_DATAPINSP0
sfrPCAPWM0=0xf2;;
LcdWriteCom(0x86);//写地址
LcdWriteData('0'+datas[3]);//显示小数点
LcdWriteCom(0x87);//写地址
LcdWriteData('0'+datas[4]);//显示小数
}
/*********************************************
温度控制电机输出占空比函数
***********************************************/
voidcontrol(void)
{
if((a*100+b*10+c){
CCAP0H=CCAP0L=0xff;//PWM0口输出0%占空比
LED0=0;
LED1=0;
}
elseif(tem_1<=(a*100+b*10+c)&&(a*100+b*10+c){
CCAP0H=CCAP0L=0xB3;//PWM0口输出30%占空比
LED0=1;
LED1=0;
}
elseif(tem_2<=(a*100+b*10+c))
{
CCAP0H=CCAP0L=0x1a;//PWM0口输出90%占空比
LED0=1;
LED1=1;
}
}
/******************************************************************************
*函数名:
keyscan
*函数功能:
键盘扫描
******************************************************************************/
voidkeyscan1()
{
if(0==key1)//温度下限调整按键
{
Delay1ms(20);
if(0==key1)
{
tem_1++;
if(31==tem_1)
tem_1=17;
while(!
key1);
}
}
if(0==key2)//温度上限调整按键
{
Delay1ms(20);
if(0==key2)
{
tem_2++;
if(44==tem_2)
tem_2=23;
while(!
key2);
}
}
if(tem_1==tem_2)tem_2++;//防止两个温度范围一样
if(tem_2{
tem_2=tem_1+1;
}
}
voidkeyscan2()
{
if(jia_key==0)//加速按键
{
Delay1ms(20);;
if(jia_key==0)
{
num++;
if(num==3)
num=0;
while(jia_key==0);
}
}
}
/*********************************************
电机输出档位选择函数
***********************************************/
voiddangwei()
{
switch(num)
{
case0:
CCAP0H=CCAP0L=0xff;//PWM0口输出0%占空比
LED0=0;
LED1=0;
break;
case1:
CCAP0H=CCAP0L=0x67;//PWM0口输出60%占空比
LED0=1;
LED1=0;
break;
case2:
CCAP0H=CCAP0L=0x1a;//PWM0口输出90%占空比
LED0=1;
LED1=1;
break;
}
}
/****************************************************************************
*函数名:
displayx()
*函数功能:
LCD显示读取到的键盘的数值
*****************************************************************************/
voiddisplay1(intp)
{
unsignedchardatas[]={0,0};
datas[0]=p/10;
datas[1]=p%10;
LcdWriteCom(0x8b);
LcdWriteData('0'+datas[0]);
LcdWriteCom(0x8c);
LcdWriteData('0'+datas[1]);
}
voiddisplay2(intt)
{
unsignedchardatas[]={0,0};
datas[0]=t/10;
datas[1]=t%10;
LcdWriteCom(0x8e);
LcdWriteData('0'+datas[0]);
LcdWriteCom(0x8f);
LcdWriteData('0'+datas[1]);
}
/*********************************************
电机输出寄存器初始化函数
***********************************************/
voidinit_dianji()
{
CCON=0;//初始化PCA控制寄存器
//PCA计数器停止运行
//清除CF标志位
//清除所有中断标志位
CL=0;//重置PCA的16位计数器
CH=0;
CMOD=0x02;//设置PCA计数器时钟源为Fosc/2
//禁止PCA计数器溢出中断
CCAPM0=0x42;//PCA模块0工作在8位PWM模式并且没有PCA中断
CR=1;//PCA计数器开始运行
}
/****************************************************************************
*函数名:
main
*函数功能:
主函数
*****************************************************************************/
voidmain()
{
LED0=0;
LED1=0;
CCAP0H=CCAP0L=0xff;
P1M1=0x00;
P1M0=0x08;//把口定义为强推挽输出,驱动电机
P2M1=0x00;
P2M0=0x18;//把和定义为强推挽输出,驱动LED
LcdInit();//初始化LCD1602
init_dianji();//电机PWM驱动初始化
while
(1)
{
if(1==key_sw)//温控模式
{
LcdWriteCom(0x88);//写地址88
LcdWriteData('C');
LcdDisplay(Ds18b20ReadTemp());//温度读取显示
control();//温度控制电机占空比
keyscan1();//键盘扫描
display1(tem_1);//控制温度数字显示
display2(tem_2);
}
if(0==key_sw)//键控模式
{
LcdWriteCom(0xc2);
LcdWriteData('D');
LcdWriteCom(0xc3);
LcdWriteData('W');
LcdWriteCom(0xc4);
LcdWriteData(':
');
dangwei();//键控电机档位选择
keyscan2();//键盘扫描
LcdWriteCom(0xc5);
LcdWriteData('0'+num);//显示按键档位
}
}
}