单片机课程设计智能温控调速风扇

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
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。
2.2.1 温度传感器的选择
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，热敏电阻会随温度而变化，进而产生输出电压变化信号，再经模数转换芯片ADC0809将电压变化信号转化为数字信号输入单片机处理。
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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来检测当前环境温度。用51单片机控制，能显示实时检测温度，使用者可以设定开启温度以及定时时间。风扇的转速可以根据温度的变化而改变，也可以人工进行设定风速。这样的智能化控制比起传统的风扇能够更好地适应人们的需要。
基于单片机的温度控制风扇是利用单片机来完成的一个小型控制系统。现阶段运用于国内大部分家庭，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。
2.2.2控制核心的选择
在本设计中采用STC89C52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。STC89C52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，并且价格低廉，适合本设计系统。
对于方案二，液晶显示屏不仅能显示数字还能显示字符甚至图形，这是数码管无法达到的。但是液晶显示模块的价格昂贵，显示驱动程序的编写也较复杂，从简单实用的原则考虑，本系统采用方案一。
2.2.4调速方式的选择
方案一：采用数模转换芯片DAC0832来控制，由单片机根据当前环境温度值输出相应数字量到DAC0832中，再由DAC0832产生相应模拟信号，从而通过无级调速电路实现风扇电机转速的自动调节。
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本设计的整体思路是：首先利用温度传感器DS18B20检测环境温度并直接输出数字温度信号给单片机进行处理，在LED数码管上显示当前环境温度值、目前风扇所处的档位。其中预设开启温度值只能为整数形式。同时采用PWM脉宽调制方式来改变直流风扇电机的转速。并通过按键改变预设开启温度值及进行人工控制或者温度自动控制模式的选择。
摘 要
本课程设计基于温度传感器和51单片机控制技术，设计了一种智能温控调速风扇。本设计的温控风扇利用温度传感器DS18B20来检测外界环境的温度，利用数码管显示境温度和风度档位，既可以通过控制按键人工调节开启温度以及风速，也可实现风速的自动控制。并可以将定时时间存入AT24C02芯片，实现数据的掉电保护。风扇共有十个档位，根据PWM来控制调节风扇速度。本论文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。
（4）可以进行风扇开启时间的定时。
（5）为防止突然停电而使数据丢失，需要设计由单片机将数据送到AT24C02模块中储存的模块，使其具有掉电保护功能。
（6）可以实现风扇最低开启温度的设定。
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风扇是我们在日常生活中经常使用的设备，但传统风扇通常是由人为设定风扇的档速，季节交替时节，白天温度很高，电风扇应高转速；到了晚上，气温降低，应该逐步减小转速。但人们在睡眠时通常无法去改变风扇的转速，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；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。
2.2.3温度显示器件的选择
方案一：应用动态扫描的方式，采用LED共阴极数码管显示温度。
方案二：采用LCD液晶显示屏显示温度。
对于方案一，该方案成本低，显示明确醒目，功耗极低，同时温度显示程序的编写也相对简单，但不足的地方是它采用动态扫描的显示方式，因此会产生闪烁，但只要频率设置得当了即可采用该方案。
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，价格便宜，元件易购，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。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。
软件设计
本次课程设计全部程序均为C语言编写。实现风扇风速的温度自动控制、人工按键控制、定时功能、数码管数据显示和掉电保护功能的智能风扇控制程序。
设计要求
（1）利用温度传感器DS18B20检测环境温度，通过数码管显示出来。
（2）根据温度的高低，输出不同占空比的PWM控制风扇风速。
（3）可以选择人工控制还是温度自动控制。
方案二：采用单片机软件编程实现PWM调速的方法。
利用定时器,当高电平时间到时，对I/O口电平取反，使其变成低电平；当低电平时间到时，再对该I/O口电平取反，如此循环即可得到PWM信号。
对于方案一，该方案能够实现对直流风扇电机的无级调速，速度变化灵敏，但是D/A转换芯片的价格较高，性价比不高。
对于方案二，相对于其他用硬件或者软硬件相结合的方法实现对电机进行调速而言，采用PWM用纯软件的方法来实现调速过程，具有更大的灵活性，并可大大降低成本。综合考虑选用方案二。
电风扇的自动控制，可以更加便于人们对风扇的使用。克服了普通电风扇无法根据外界温度自动调节转速的困难。因此，智能电风扇的设计具有重要的现实意义。
关键词单片机；温度传感器；直流电机；pwm
设计任务及要求
硬件设计Hale Waihona Puke Baidu
硬件设计包括：STC89C52RC单片机整体电路设计、数码管显示电路设计、温度传感器电路、独立按键电路、基于AT24C02掉电保护电路设计。