基于单片机的温控风扇设计1030课案.docx

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基于单片机的温控风扇设计1030课案

摘要

温控风扇是利用温度的变化控制风扇启停及转速的智能系统，在现代社会中的生产以及人们的日常生活中都有广泛的应用，如工业生产大型机械散热系统中的风扇、现在笔记本电脑上的广泛应用的智能CPU风扇等。

本文设计了基于单片机的温控风扇系统，采用单片机为控制器，利用温度传感器DS18B20作为温度采集元件，并根据采集到的温度，通过一个达林顿反向驱动器ULN2803驱动风扇电机。

根据检测到的温度与系统设定的温度比较实现风扇电机的自动启动和停止，并能根据温度的变化自动改变风扇电机的转速，同时用LED八段数码管显示检测到的温度与设定的温度。

系统的预设温度的设置是通过两个独立按键来实现的，一个增大预设温度，一个减小预设温度。

关键词:

单片机；DS18B20；温控；风扇

ABSTRACT

Inlife,weoftenusetoelectricfan.Forexample,inthehotsummerpeopleuseelectricfantocool;inindustrialproduction,large-scalemachineryuseelectricfanforcooling.Butwhentheenvironmentaltemperaturechanges,artificialhardtotimelycontrolthespeedofthefan,isalsoverydifficulttoeffectivelyutilizevaluableresources.Withthedevelopmentoftechnologyoftemperaturecontrol,temperaturecontroltechnologyhasbeenfullymeetthemoderndailylifeandproductionrequirements,emergeasthetimesrequiretemperature-controlledelectricfanhasgraduallyenteredpeople'slife.Temperaturecontrolelectricfanaccordingtotheambienttemperatureautomaticregulatingelectricfanstart/stopandspeed,inreallifeuse,temperature-controlledelectricfannotonlycansavevaluableresources,alsobringsgreatconvenienceforpeople'slifeandproduction.

Temperaturecontrolfaninmodernsocietyproductionandpeople'sdailylifehaveawiderangeofapplications,Suchasindustrialproductionoflargemechanicalcoolingsystemoffan,nownotebookcomputeronawiderangeofapplicationofintelligentCPUfan.ThispaperintroducesthedesignofMCUbasedtemperaturecontrolfansystem,usingSCMasthecontroller,useoftemperaturesensorDS18B20asatemperatureacquisitioncomponent,andaccordingtothecollectedtemperature,throughaDarlingtonreversedrivingfanmotordriverULN2803.Accordingtothedetectedtemperatureandasettemperaturetoachievesystemcomparisonoffanmotorforautomaticstartandstop,andaccordingtotemperaturechangesautomaticallychangethefanmotorspeed,atthesametimewiththeLEDeightdigitaltubedisplaythedetectedtemperatureandasettemperature.Thepresettemperaturesetbytwoindependentbuttonstoachieve,Theoneincreasethepresettemperature,andtheanotheronereducedthepresettemperature.

Keywords:

singlechipmicrocomputer;DS18B20;temperaturecontrol;fan

基于单片机的温控风扇设计

目录

摘要1

第1章前言1

第2章整体方案设计2

第3章各单元模块的硬件设计6

3.1系统器件简介6

3.1.1DS18B20单线数字温度传感器简介6

3.1.2达林顿反向驱动器ULN2803简介6

3.1.3AT89C52单片机简介7

3.1.4LED数码管简介8

3.2电路设计9

3.2.1开关复位与晶振电路9

3.2.2独立按键连接电路10

3.2.3数码管显示电路11

3.2.4温度采集电路12

3.2.5风扇电机驱动与调速电路13

3.2.6电路总图14

第4章软件设计17

4.1程序设置17

4.2用KeilC51编写程序18

4.3用Proteus进行仿真18

第5章系统调试26

5.1软件调试26

5.1.1按键显示部分的调试26

5.1.2传感器DS18B20温度采集部分调试26

5.1.3电动机调速电路部分调试27

5.2硬件调试27

5.2.1按键显示部分的调试27

5.2.2传感器DS18B20温度采集部分调试27

5.2.3电动机调速电路部分调试28

第6章结束语30

参考文献31

致谢32

第1章前言

在现代生活和生产中，电风扇被广泛应用，起着重要的作用，如冷却风扇，用于人的大型机械的夏季冷却风扇，工业生产，现在广泛应用于笔记本电脑的智能风扇。

随着温度控制技术的发展，为了降低风机运行和节能的噪声，温度控制风机越来越受到广泛的关注和广泛的应用。

第一阶段，温度控制风扇的设计有一定的效果，可以使风机根据环境温度变化自动无级调速，当环境温度上升到一定时间会自动启动风机，并随着环境温度的升高加速自动风扇转速，当环境温度降低到一定时间会自动停止风机，实现智能化控制。

本文设计的8052系列单片机AT89C52单片机是ATMEL公司的控制器，利用温度传感器DS18B20作为温度采集装置，达拉斯，并通过Darlington司机ULN2803驱动风扇电机反转。

同时，该系统检测环境的温度，以及系统的温度显示在LED数码管的动态显示。

根据环境温度与预置温度的比较，实现了风机电机的自动启动和停止，并实现了转速的自动调整。

第2章整体方案设计

本设计的整体思路是：

检测环境温度和直接输出数字温度信号给单片机AT89C52处理温度传感器采用DS18B20，LED数码管显示当前温度值与设定温度值。

所设定的温度值只能是一个整数，而当前环境温度可以精确地检测到小数点。

同时，采用脉宽调制方法改变直流风扇电机的转速。

并通过两个按钮来改变预设温度的大小，一个预设的温度，另一个降低预设的温度。

系统结构框图如图2-1所示。

图2-1系统构成框图

第3章各单元模块的硬件设计

系统的主要设备包括DS18B20温度传感器，由AT89C52单片机、五位LED共阴极数码管、风扇电机、反向驱动ULN2803达林顿。

该辅助装置包括电阻器、电容器、电源、钥匙、拨号开关等。

3.1系统器件简介

3.1.1DS18B20单线数字温度传感器简介

DS18B20数字温度传感器，是由美国达拉斯半导体公司的DS18B20数字温度传感器芯片用于网络的包装，它具有体积小、功耗低、性能高、抗干扰能力强，易于与微处理器的优点，可以直接转换成串行数字信号处理器的温度。

各种小空间设备的数字温度测量与控制领域。

DS18B20的主要特点：

测量结果直接以数字信号的形式输出发送到CPU的“一线总线”串行，同时可传送CRC校验码，具有较强的抗干扰能力的误差校正；温度测量范围为55±125°C，在10+85°C时的准确性。

0.5C；可检测9~12温度分辨率，相应的分解温度为0.5度，0.25度，0.125度和0.0625度，可以实现高精度的温度；其独特的单线接口与微处理器相连接时，只有一个端口，可以实现与微处理器的支持双向通信；多点网络的功能，即多个DS18B20可以并联在三线，实现了多网络；工作电压范围宽，其范围从3至5.5V。

DS18B20的内部结构主要有四部分组成：

64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL配置。

针有三针：

数字信号端子，接地是电源，VDD为电源输入端。

3.1.2达林顿反向驱动器ULN2803简介

本系统要用单片机控制风扇直流电机，需要加驱动电路，为直流电机提供足够大的驱动电流。

在本系统驱动电路中，选用达林顿反向驱动器ULN2803来驱动风扇直流电机。

ULN2803在使用时接口简单，操作方便，可为电机提供较大的驱动电流，它实际上是一个集成芯片，单块芯片可同时驱动8个电机。

每个电机由单片机的一个I/O口输出的为5V的TTL信号。

UNL2803由8个NPN达林顿晶体管组装而成，共18个引脚，引脚1～8分别是8路驱动器的输入端，输入信号可直接是TTL或是CMOS信号；引脚11～18分别是8路驱动器的输出端；引脚9为接地线，引脚10为电源输入。

当输入TTL信号为5V或CMOS信号为6～15V时，输出的最大电压为50V，最大电流为500mA，工作温度范围为0～70℃。

本系统选用的电机为12V直流无刷电机，可用ULN2803来驱动。

3.1.3AT89C52单片机简介

AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是由ATMEL公司生产的一个低电压、高性能的8位单片机，片内器件采用ATMEL公司的非易失性、高密度存储技术，与标准的MCS-51指令系统兼容，同时片内设置有通用8位中央处理器和8k字节的可反复擦写的只读程序存储器ROM以及256字节的数据存储器RAM，在许多较复杂的控制系统中AT89C52单片机得到了广泛的应用。

AT89C52有40个引脚，各引脚介绍如下：

3.1.4LED数码管简介

本系统选用五个LED数码管来进行温度显示。

LED又称为数码管，它主要有8段发光二极管组成的不同组合，其中a～g为数字和字符显示段，dp为小数点的显示，通过a～g这7个发光二极管点亮的不同组合，可以显示0～9和A～F共16个数字和字母。

LED数码管可以分为共阴极和共阳极两种结构，如图3-2（a）和图3-2（