单片机的温控智能风扇的设计
单片机的温控智能风扇的设计[20200121205527]
摘 要
温控智能风扇是利用温度的变化控制风扇转速的智能系统，正如现在电脑上的广泛应用的智能CPU风扇一样，在现代社会中的生产以及人们的日常生活中应用的越来越广泛。
本文设计了基于AT89S52单片机的温控智能风扇系统，温度传感器选用DS18B20来进行温度采集，根据采集到的温度与系统设定的温度进行比较，系统比较后确定转速档位，单片机输出信号给达林顿反向驱动器ULN2003来驱动风扇电机。同时检测到的温度与电机的转速会显示在LCD液晶显示屏上。系统共有5个按键，分别控制电机的开始暂停和三个手动调节档位。自动档位也是分为3档，当温度低的时候电机转速是不变化的，达到系统设定的温度时候每升高2度，转速提高一个档位。到达最高速档位时，温度升高，档位不再变化。手动档位是不考虑温度大小的，无论在什么温度情况下，只要按键都能实现电机转速调节。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:AT89S52单片机DS18B20LCD1602风扇
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2国内外现状 1
1.3研究方法和系统描述 1
1.4主要工作和论文结构 2
1.4.1 主要工作 2
1.4.2 论文结构 2
第二章 整体方案设计 3
2.1 系统整体的设计 3
2.2方案论证 3
2.2.1 温度传感器的选择 3
2.2.2 控制核心的选择 4
2.2.3 温度显示器件的选择 4
2.2.4 调速方式的选择 4
第三章 各单元模块的硬件设计 5
3.1 设计硬件部分简介 5
3.1.1 AT89S52单片机简介 5
3.1.2 DS18B20单线数字温度传感器简介 5
3.1.3 达林顿反向驱动器ULN2003简介 6
3.1.4 LCD1602简介 6
3.2 各部分电路设计 7
3.2.1 开关复位与晶振电路 7
3.2.2 按键连接电路 7
3.2.3 液晶屏显示电路 8
3.2.4 温度采集电路 8
3.2.5 风扇电机驱动电路 9
3.2.6 电路总图 10
第四章 程序编写及软件仿真 11
4.1 程序设计 11
4.1.1 主要程序代码 11
4.2 软件仿真 14
4.2.1 仿真软件简介 14
4.2.2 本设计基于Proteus的仿真 15
第五章 仿真和实物调试 18
5.1 软件仿真部分调试 18
5.1.1 传感器DS18B20温度采集部分调试 18
5.1.2 按键显示部分的调试 18
5.1.3 电机驱动电路部分调试 18
5.2实物成品部分调试 18
5.2.1 按键显示部分的调试 18
5.2.2 传感器DS18B20温度采集部分调试 18
5.3 系统实现的功能 21
总结与展望 22
参考文献 23
致谢 24
第一章 绪论
1.1课题背景
在当代的生产以及生活中，电风扇发挥着举足轻重的作用，被人类广泛的使用。然而随着科学技术的进步，各种智能家电的出现，传统电风扇已经不能满足人们的生成生活的要求了，节能环保的智能温控风扇正在被广泛开发和应用。如今，社会中已经出现了一些具有一定成效的智能温控风扇，可以使风扇根据环境温度的变化进行自动调速。
1.2国内外现状
目前，国内外关于智能风扇控制方法的研究亦是不断取得创新与突破。以前，传统的家用电风扇大部分只有手动三档调速，功能比较单一，且存在安全方面的隐患或不足：如人们常常离开后忘记关闭电风扇，这样不仅造成了电力资源的浪费、而且电机长时间的工作容易损坏电器甚至引发火灾；又如前半夜温度高电风扇调的风速较高，但到了后半夜气温下降，风速不会随着气温变化，容易着凉。为了方便人类的生成生活并改变这一现状，国内外一些研究者设计了最初的智能温控电风扇，由当前环境温度控制风扇的启动与停止，在不同温度下控制继电器接通相应的调速档位，以实现风扇的自动调速，但其缺点是调速方式仍过于简单机械，不能更好地满足人们的生活需求。后来又有研究者在原基础上继续改善了调速方式，采用了双向可控硅，这种方式是通过调节电位器RP的阻值大小和调节电容的充电时间常数，这样一调节双向晶闸管的控制角α也就跟着改变，当RP越大，控制角α越大，负载电动机上电压变小，相应的电机转速就会变慢。但这种调速方式需要手动调节电位器，有时会很不方便。随后，又出现了自动调节的设计，通过控制PWM脉冲宽度调节来自动控制双向可控硅实现智能调速。
1.3研究方法和系统描述
本设计的主要是通过深入学习单片机编程及其硬件电路的设计，掌握嵌入式系统开发的过程，通过测试环境温度实现对电动机的自动调速。研究本课题的方法是：通过查阅资料，了解温度的检测及A/D转换原理，掌握单片机编程方法,并基于单片机设计系统的硬件电路，通过编程实现对电机转速的自动调节。
1.4主要工作和论文结构
1.4.1 主要工作
本设计以单片机为控制器，通过构建仿真电路，以及实物调试，来实现风扇的自动转速调节。主要工作包括单片机控制程序的编写，各模块控制电路的设计，元器件的选择以及仿真电路的搭建和实物调试。
1.4.2 论文结构
本论文共分为5章：
第一章为绪论，讲述了该课题的选题背景、研究意义，以及课题的主要任务。
第二章为系统整体方案的介绍，并且进行了主要元器件的选择。
第三章为电路硬件的选择及介绍。
第四章为软件仿真的方法和单片机的控制程序。
第五章为系统软件设计运行调试和实物成品调试，本章包括3小节，将设计过程中的所有内容都详细的写了出来，包括各个模块调试过程中出现的问题以及解决办法，还有最终运行时的状态及结果。
第六部分为总结与展望，对该设计进行总结，对它的前景进行展望。
第二章 整体方案设计
2.1 系统整体的设计
本设计的思路是：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AT89S52进行处理，单片机进行温度转换并且进行档位判定，判定后将信号输出给驱动电路进而控制电机的转速，当前环境温度值以及电机转速都会在LCD显示出来。系统结构框图如图2-1所示。
图2-1 系统构成框图
2.2方案论证
2.2.1 温度传感器的选择
温度检测元件首先考虑使用热敏电阻，热敏电阻作为温度检测元件，有价格便宜，元件容易购买的优点，但缺点是由于热敏电阻的R-T关系的非线性，在测量时候会产生较大的误差。但如果使用集成温度传感器DS18B20，由于它的高度集成化，使用该原件温度误差变的很小。DS18B20在工作时将检测到的温度值在传感器内部会就会直接转化成数字量输出，又由于与单片机相连只需要一个接口，这样系统电路就会变的很简便，。因此测温元件选用DS18B20。
2.2.2 控制核心的选择
在本设计中采用的是AT89S52单片机，相比较于AT89C51，AT89S52是AT89C51的增强型，S52比C51,在掉电、数据指针方面也有许多的改进，具体来说定时器多一个T2，RAM多128B，ROM多4K，中断多2个，多一个看门狗 。此外S52的最高外接晶振 可以达到33MHz，C51大概只有24MHz，虽然12MHz对本系统AT89C51就已经足够使用，但是考虑到方便对单片机烧入程序，本设计考虑用AT89S52单片机。
摘 要
温控智能风扇是利用温度的变化控制风扇转速的智能系统，正如现在电脑上的广泛应用的智能CPU风扇一样，在现代社会中的生产以及人们的日常生活中应用的越来越广泛。
本文设计了基于AT89S52单片机的温控智能风扇系统，温度传感器选用DS18B20来进行温度采集，根据采集到的温度与系统设定的温度进行比较，系统比较后确定转速档位，单片机输出信号给达林顿反向驱动器ULN2003来驱动风扇电机。同时检测到的温度与电机的转速会显示在LCD液晶显示屏上。系统共有5个按键，分别控制电机的开始暂停和三个手动调节档位。自动档位也是分为3档，当温度低的时候电机转速是不变化的，达到系统设定的温度时候每升高2度，转速提高一个档位。到达最高速档位时，温度升高，档位不再变化。手动档位是不考虑温度大小的，无论在什么温度情况下，只要按键都能实现电机转速调节。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:AT89S52单片机DS18B20LCD1602风扇
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2国内外现状 1
1.3研究方法和系统描述 1
1.4主要工作和论文结构 2
1.4.1 主要工作 2
1.4.2 论文结构 2
第二章 整体方案设计 3
2.1 系统整体的设计 3
2.2方案论证 3
2.2.1 温度传感器的选择 3
2.2.2 控制核心的选择 4
2.2.3 温度显示器件的选择 4
2.2.4 调速方式的选择 4
第三章 各单元模块的硬件设计 5
3.1 设计硬件部分简介 5
3.1.1 AT89S52单片机简介 5
3.1.2 DS18B20单线数字温度传感器简介 5
3.1.3 达林顿反向驱动器ULN2003简介 6
3.1.4 LCD1602简介 6
3.2 各部分电路设计 7
3.2.1 开关复位与晶振电路 7
3.2.2 按键连接电路 7
3.2.3 液晶屏显示电路 8
3.2.4 温度采集电路 8
3.2.5 风扇电机驱动电路 9
3.2.6 电路总图 10
第四章 程序编写及软件仿真 11
4.1 程序设计 11
4.1.1 主要程序代码 11
4.2 软件仿真 14
4.2.1 仿真软件简介 14
4.2.2 本设计基于Proteus的仿真 15
第五章 仿真和实物调试 18
5.1 软件仿真部分调试 18
5.1.1 传感器DS18B20温度采集部分调试 18
5.1.2 按键显示部分的调试 18
5.1.3 电机驱动电路部分调试 18
5.2实物成品部分调试 18
5.2.1 按键显示部分的调试 18
5.2.2 传感器DS18B20温度采集部分调试 18
5.3 系统实现的功能 21
总结与展望 22
参考文献 23
致谢 24
第一章 绪论
1.1课题背景
在当代的生产以及生活中，电风扇发挥着举足轻重的作用，被人类广泛的使用。然而随着科学技术的进步，各种智能家电的出现，传统电风扇已经不能满足人们的生成生活的要求了，节能环保的智能温控风扇正在被广泛开发和应用。如今，社会中已经出现了一些具有一定成效的智能温控风扇，可以使风扇根据环境温度的变化进行自动调速。
1.2国内外现状
目前，国内外关于智能风扇控制方法的研究亦是不断取得创新与突破。以前，传统的家用电风扇大部分只有手动三档调速，功能比较单一，且存在安全方面的隐患或不足：如人们常常离开后忘记关闭电风扇，这样不仅造成了电力资源的浪费、而且电机长时间的工作容易损坏电器甚至引发火灾；又如前半夜温度高电风扇调的风速较高，但到了后半夜气温下降，风速不会随着气温变化，容易着凉。为了方便人类的生成生活并改变这一现状，国内外一些研究者设计了最初的智能温控电风扇，由当前环境温度控制风扇的启动与停止，在不同温度下控制继电器接通相应的调速档位，以实现风扇的自动调速，但其缺点是调速方式仍过于简单机械，不能更好地满足人们的生活需求。后来又有研究者在原基础上继续改善了调速方式，采用了双向可控硅，这种方式是通过调节电位器RP的阻值大小和调节电容的充电时间常数，这样一调节双向晶闸管的控制角α也就跟着改变，当RP越大，控制角α越大，负载电动机上电压变小，相应的电机转速就会变慢。但这种调速方式需要手动调节电位器，有时会很不方便。随后，又出现了自动调节的设计，通过控制PWM脉冲宽度调节来自动控制双向可控硅实现智能调速。
1.3研究方法和系统描述
本设计的主要是通过深入学习单片机编程及其硬件电路的设计，掌握嵌入式系统开发的过程，通过测试环境温度实现对电动机的自动调速。研究本课题的方法是：通过查阅资料，了解温度的检测及A/D转换原理，掌握单片机编程方法,并基于单片机设计系统的硬件电路，通过编程实现对电机转速的自动调节。
1.4主要工作和论文结构
1.4.1 主要工作
本设计以单片机为控制器，通过构建仿真电路，以及实物调试，来实现风扇的自动转速调节。主要工作包括单片机控制程序的编写，各模块控制电路的设计，元器件的选择以及仿真电路的搭建和实物调试。
1.4.2 论文结构
本论文共分为5章：
第一章为绪论，讲述了该课题的选题背景、研究意义，以及课题的主要任务。
第二章为系统整体方案的介绍，并且进行了主要元器件的选择。
第三章为电路硬件的选择及介绍。
第四章为软件仿真的方法和单片机的控制程序。
第五章为系统软件设计运行调试和实物成品调试，本章包括3小节，将设计过程中的所有内容都详细的写了出来，包括各个模块调试过程中出现的问题以及解决办法，还有最终运行时的状态及结果。
第六部分为总结与展望，对该设计进行总结，对它的前景进行展望。
第二章 整体方案设计
2.1 系统整体的设计
本设计的思路是：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AT89S52进行处理，单片机进行温度转换并且进行档位判定，判定后将信号输出给驱动电路进而控制电机的转速，当前环境温度值以及电机转速都会在LCD显示出来。系统结构框图如图2-1所示。
图2-1 系统构成框图
2.2方案论证
2.2.1 温度传感器的选择
温度检测元件首先考虑使用热敏电阻，热敏电阻作为温度检测元件，有价格便宜，元件容易购买的优点，但缺点是由于热敏电阻的R-T关系的非线性，在测量时候会产生较大的误差。但如果使用集成温度传感器DS18B20，由于它的高度集成化，使用该原件温度误差变的很小。DS18B20在工作时将检测到的温度值在传感器内部会就会直接转化成数字量输出，又由于与单片机相连只需要一个接口，这样系统电路就会变的很简便，。因此测温元件选用DS18B20。
2.2.2 控制核心的选择
在本设计中采用的是AT89S52单片机，相比较于AT89C51，AT89S52是AT89C51的增强型，S52比C51,在掉电、数据指针方面也有许多的改进，具体来说定时器
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