毕业设计-基于AT89C52单片机的智能温控风扇设计.docx

1、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

2、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Esign of intelligent temperature control fanABSTRACTBased detection and single-chip control technology, the design of a smart temperature control fan speed. Explains smart temperature c

3、ontrol fan speed control works, hardware design, software implementation process. System is simple, stable, low cost, has a certain energy-saving effect.Controlled by the microcontroller to achieve a fan of our main functions: When you press the key to open the system initialize the default set temp

4、erature is 25 degrees, if the outside temperature is above the set temperature for fan operation, if the outside temperature is high below the set temperature in the wind does not turn the page, displaying the outside temperature. You can set the desired temperature, and also shows the set temperatu

5、re, press the plus or minus key to exit the setting mode.Automatic fan control, so fans of the home appliances become more intelligent. Unable to overcome the ordinary fan speed automatically adjusted according to outside temperature difficult. Smart fan design has important practical significance.K

6、EY WORDSAT89C52, temperature sensor, D.C. electric machine，Simulation of fan.III目录中文摘要英文摘要1 绪论31.1 引言31.2 发展现状与应用领域32 整体方案的设计52.1 系统整体设计52.2 方案论证52.3 温度传感器的选择方案52.4 控制核心的选择62.3 显示电路的选择72.4 调速方式的选择72.5 控制执行部件的选择83 主要原件的介绍93.1 温度传感器93.1.1 温度传感器的种类和选择93.1.2 DS18B20 的工作原理及其单片机的接口电路93.2 单片机113.2.1 单片机的种类

7、及选择113.2.2 AT89C52 单片机简介133.2.3 AT89C52 的性能特点和芯片引脚图153.3 直流电机164 硬件设计194.1 开关复位电路194.2 数码管显示电路194.3 温度采集电路204.4 风扇电机驱动与调速电路215 软件设计236 系统调试256.1 系统存在的不足及展望256.2 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351 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

8、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

9、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

10、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

11、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DS18B20AT98C52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

12、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。

13、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

14、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

15、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