基于51单片机的温控智能电风扇

理工大学

《单片机系统设计及应用实验》

设计报告

题目：基于51单片机的温控智能电风扇专业：机械电子工程

班级：机电11（1）班

姓名：叶惠芳

学号：02

指导教师：袁嫣红

机械与自动控制学院

2014 年 7 月 3 日

目录

摘要 (4)

第一章课程设计的目标及主要容 (5)

1.1课程设计的目标及意义 (5)

1.2温控智能电风扇的主要容和技术关键 (5)

1.2.1课程设计的主要容 (5)

1.2.2技术关键 (5)

第二章温控智能电风扇控制系统硬件设计 (6)

2.1课程设计总体硬件设计 (6)

2.2芯片及主要器件选择 (6)

2.2.1控制核心的选择 (6)

2.2.2温度传感器的选用 (7)

2.2.3显示电路 (7)

2.3芯片及器件介绍 (7)

2.3.1 AT89C51单片机 (7)

2.3.2 L298芯片介绍 (8)

2.3.3 DS18B20温度传感器 (9)

2.3.4LED数码管简介 (11)

2.4主要硬件电路 (12)

2.4.1温度检测电路设计 (12)

2.4.2 电机调速电路设计 (12)

2.4.3 PWM调速原理 (13)

2.4.4 LED数码管显示电路及按键电路 (13)

第三章温控智能电风扇控制系统软件设计与实现 (14)

3.1 主程序 (14)

3.2 数字温度传感器模块 (14)

3.3电机调速与控制子模块 (16)

第四章调试结果与总结 (16)

4.1 调试结果 (16)

4.2 课程设计总结 (20)

参考文献 (21)

附录一 (23)

附录二 (24)

附录三 (25)

摘要

电风扇与空调的降温效果不同，相较于空调的迅速降低环境温度不同，电风扇更加温和，适宜于体质较弱的老人与小孩。并且，电风扇价格实惠，使用简单。

现在市面上的电风扇大多只能手动调速，还外加一个定时功能。对于温差较大的夜晚，若不能及时改变风速大小后停止，很容易感冒着凉。所以本课程设计以AT89C51为核心控制系统根据外界温度的变化对电风扇进行转速控制，以实现自动换挡功能。除此之外，我们还设置了一个用户可以自己通过键盘设置最低温度的模块，一旦外界温度等于或是低于该设置温度，电机自动停止运行。

关键词：单片机温度传感器驱动器智能调速

第一章课程设计的目标及主要容

1.1课程设计的目标及意义

夏天到了，空调是现代家庭中的主流降暑电器，但是对于老人与小孩，体质相对来说较弱，空调的使用易于受凉，所以家用电风扇，风速温和，既可以达到清凉的目的，又可防止空调带来的弊端。然而，现在市面上的家用电风扇大多只能手动调速再加一个定时器，功能单一。晚上后半夜与前半夜气温差比较大，若不能及时减小风速，很可能感冒。所以，我们在现有电风扇的功能至上增加了温度控制模块，电风扇的电机转速可以根据外界温度的改变而改变。

我们的主要实现的功能有以下几点：

1.用户可以手动设置温度下限，外界温度一旦与该设定温度相等或是小于该温度，电机自动停止转动。

2.当温度每降低2℃或是升高2℃，电机转速自动下降一个档位。

1.2温控智能电风扇的主要容和技术关键

1.2.1课程设计的主要容

（1）课程设计采用了AT89C51单片机作为主要处理芯片，DS18B20作为温度传感器感知和传递外界环境的变化，然后通过51单片机进行一系列处理然后对12V的直流电动机进行转速的控制。

（2）在直流电动机转速控制模块，采用了L298驱动器对电机进行驱动。在显示方面，用7SEG-MPX6-CC-BLUE数码管来显示外界温度的变化以及人为设定的温度值。

1.2.2技术关键

（1）温度传感器DS18B20的工作原理以及它部对温度数据的处理方式，51单片机如何用程序将其输出数据读入，并进行处理。

（2）L298驱动器的工作原理以及电机调速处理的实现方式程序的编写。

（3）数码管显示与按键模块直接的联系以及处理程序的编写。

第二章温控智能电风扇控制系统硬件设计

2.1课程设计总体硬件设计

系统总体设计硬件框图如图2.1所示

图2.1系统方块图

对于单片机中央处理系统的方案设计，根据要求，我们可以选用AT89C51单片机作为中央处理器。作为整个控制系统的核心，单片机部已包含了定时器、程序存储器。数据存储器等硬件，其硬件能符合整个控制系统的要求，不需要外接其他存储器和定时器件，方便的构成一个最小系统。整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比高，是比较合适的方案。

本系统实现风扇的温度控制，需要有较高的温度变化分辨率和稳定可靠的换挡停机控制部件。

2.2芯片及主要器件选择

2.2.1控制核心的选择

采用AT89C51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。

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，自由设置温度下限，满足用户需求，并且通过程序判断温度具有极高的精准度，能精确把握环境的微小变化。

2.2.2温度传感器的选用

采用数字式集成温度传感器DS18B20作为感测温度的核心元件，直接输出数字温度信号共单片机处理。

2.2.3显示电路

采用7SEG-MPX6-CC-BLUE数码管显示温度。

数码管显示温度清晰简单，价格优惠，驱动程序简单。

2.3芯片及器件介绍

2.3.1 AT89C51单片机

AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，片4bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片置用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大。AT89C51单片机可灵活应用于各种控制领域。

AT89C51单片机提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节部RAM，32个I/O口线，两个16位定时、计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片振荡器及时钟电路。同时，AT89C51单片机可降至0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时、计数器，串行通行口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。芯片封装及管脚如图2.2