基于单片机温控风扇转速的设计(毕业论文)

080902 学科分类号（二级学科）

Ningxia Normal University

本科学生毕业论文（设计）

题目基于单片机的温控风扇转速的设计

姓名颜亮亮

学号 201005230129 论文编号 En14141029 院（系）物理与信息技术学院

专业电子科学与技术

指导教师黄晓青

职称（学历）助教（研究生）

完成时间 2014年5月15日

宁夏师范学院教务处制

本设计为一种基于单片机的温控风扇转速系统，具有灵敏的温度感测、显示功能和电机稳定换挡停机功能；系统采用51系列单片机AT89C51作为控制平台对风扇的转速进行控制，利用DS18B20数字温度传感器采集实时温度，经单片机处理后通过两个三极管驱动直流风扇的电机。另外可由用户设置高、低温度值，所设高低温值保存在温度传感器DS18B20内部E2ROM中，掉电后仍然能保存上次设定值。风扇档位控制状态随外界温度而定，当温度升高超过所设定的温度时自动切换到全速运转档位；当温度小于所设定的温度时自动关闭风扇，当测得温度值在高低温度之间时打开风扇的相应风档。

关键词：自动控制；单片机AT89C51；温控；风扇；温度感测

This design for a fan speed control system based on single chip microcomputer, a smart temperature sensors, display and motor steady shift stop function; System USES 51 series microcontroller AT89C51 as the control platform to control the speed of the fan, using DS18B20 digital temperature sensor to collect real-time temperature and treated with single chip microcomputer through two triode driven dc fan motor. Another high and low temperature can be set by the user, set high and low temperature values stored in internal temperature sensor DS18B20 E2ROM, still can keep the power lost when the last value. Fan gear control state varies with temperature and decide, when the temperature exceeds the set temperature automatically switch to the running gear at full speed; When the temperature is less than the set temperature automatically shut down the fan, when measured temperature between high and low temperature open the corresponding wind profile of the fan.

Keywords: automatic control; AT89C51 MCU; temperature control; fan;temperature sensor.

目录

摘要 ...................................................................... I Abstract..................................................................... I I 0绪论.. (1)

0.1 本课题的研究实践意义 (1)

0.2 研究本课题的主要内容 (1)

1 基于单片机的温控风扇转速系统部分模块的方案选用及论证 (2)

1.1 温度采集模块的选用 (2)

1.2 控制核心模块的方案选择 (2)

1.3 显示模块选用方案 (3)

1.4 调速方式及设计方案 (3)

2 基于AT89C51单片机的温控风扇转速系统的硬件设计 (4)

2.1 系统简述 (4)

2.2 本系统各器件简介 (4)

2.2.1 DS18B20 单线数字温度传感器简介 (4)

2.2.2 AT89C51 单片机简介 (5)

2.2.3八段LED 数码管简介 (7)

2.3 本系统部分模块的硬件设计 (7)

2.3.1 温度采集和温度设定上下限模块电路 (7)

2.3.2 控制核心模块电路 (8)

2.3.3 显示模块电路 (9)

2.3.4 驱动风扇模块电路 (10)

3 基于AT89C51单片机的温控风扇转速系统的软件设计 (11)

4 结束语 (14)

谢辞 (15)

参考文献 (15)

附录 (16)

附录1:本系统总电路图： (16)

附录2：基于AT89C51单片机温控电机转速系统实物图 (16)

附录3：源程序 (17)

0绪论

0.1 本课题的研究实践意义

随着电子技术的发展，用计算机控制的方面也涉及到各个领域，其中用单片机控制温度、是应用于实践的重要方面之一。温度是一个很重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。

本课题将基于单片机的温度控制风扇系统设计，该系统能实现温度检测，并根据当前温度的状态对风扇进行控制。系统主要由电源、温度采集、单片机控制、显示、键盘、输出控制、显示几个单元组成。温度采集系统是整个系统的重点，采用温度传感来对温度进行采集，温度数据在传感器内部转化为数字信号并传送给单片机；单片机对传感器采集来的数据进行处理；当温度超出系统设定的范围时，系统改变输出控制的状态，对风扇进行自动的调整。

在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测。采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。本设计采用MCS-51系列单片机与各种外围电路构成单片机温度采集和控制系统，实现对温度的实时采集和控制。通过本次设计掌握温度检测控制系统的硬件设计方法和软件编写方法。熟悉Protues软件的使用方法。通过课题的研究进一步巩固所学的知识，同时学习课程以外的相关知识，培养综合应用知识的能力。锻炼动手能力与实际工作能力，将所学的理论与实践结合起来。

0.2 研究本课题的主要内容

利用单片机作为系统的核心,把温度传感器所测的温度和被风扇作用后的温度与设置温度进行比较,从而确定输出端风扇的转速,来形成一个温控风扇的降温系统。

在系统中，由于要调整风扇的转速来控制空气温度从而到本达到降温效果，由单片机控制处理来自于传感器所测得数据，然而去控制风扇的转速。所以在系统中单片机来实时控制风扇的转速是有难度的。

系统结构可分为以下模块：电源模块、显示模块、控制模块、温度采集模块、震荡复位模块、风扇降温模块、按键输入模块。在该系统中，温度采集模块需要准确的测量然后把数据传给单片机来处理，单片机处理后数据，输出到风扇驱动电路来控制风扇的转速，从而达到降温的效果。