电脑机箱温度控制系统设计

计算机控制技术课程设计

课程设计名称：电脑机箱温度控制系统设计专业班级：

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课程设计时间：

计算机控制技术课程设计任务书

学生姓名专业班级学号

题目电脑机箱温度控制系统设计

课题性质工程设计课题来源自拟指导教师王黎

主要内容（参数）利用单片机AT89C52设计电脑机箱温度控制系统，实现以下功能：1．显示当前电脑机箱温度值以及预设温度值；

2．并通过两个按键可以改变预设温度；

3．根据当前机箱温度以及预设温度改变机箱内直流风扇电机的转速；

任务要求（进度）

第1天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。

第2天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。

第3天：软件设计，编写程序。

第4-5天：撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、语言流畅、格式规范、方案合理、设计正确。

主要参考

资料

[1] 蓝厚荣.单片机的PWM控制技术[J].工业控制计算机.2010,23(3):97—98

[2] 胡汉才.单片机原理及其接口技术[M]（第2版）.北京：清华大学出版社.2004.49—77.

[3] 胡全. 51单片机的数码管动态显示技术[J] .信息技术，2009,13:25—26

[4] 马云峰.单片机与数字温度传感器DS18B20的接口设计[J].计算机测量与控制,2007,10(4)：278—280.

审查意见

系（教研室）主任签字：年月日

目录

1 引言 (4)

2 总体方案设计 (4)

2.1硬件组成 (4)

2.2 方案论证 (5)

2.3 总体方案 (6)

3 硬件电路设计 (7)

3.1 DS18B20数字温度传感器 (7)

3.2 达林顿反向驱动器ULN2803 (8)

3.3 AT89C52单片机 (8)

3.4 LED数码管 (10)

3.5各部分电路设计 (11)

4 系统软件设计 (16)

4.1 主程序设计 (17)

4.2 中断服务程序设计 (17)

4.3 部分主要子程序的设计 (18)

5总结 (18)

参考文献 (19)

附录1 电路总图 (20)

1 引言

在现代社会中，工业生产中大型机械中的散热风扇以及现在笔记本电脑上广泛使用的智能CPU风扇等被广泛的应用。而随着温度控制技术的发展，为了降低风扇运转时的噪音以及节省能源等，温控风扇越来越受到重视并被广泛的应用。在现阶段，温控风扇的设计已经有了一定的成效，可以使风扇根据环境温度的变化进行自动无级调速，当温度升高到一定时能自动启动风扇，当温度降到一定时能自动停止风扇的转动，实现智能控制。

随着单片机在各个领域的广泛应用，许多用单片机作控制的温度控制系统也应运而生，如基于单片机的温控风扇系统。它使风扇根据环境温度的变化实现自动启停，使风扇转速随着环境温度的变化而变化，实现了风扇的智能控制。

本文设计了由ATMEL公司的8052系列单片机AT89C52作为控制器，采用DALLAS公司的温度传感器DS18B20作为温度采集元件，并通过一个达林顿反向驱动器ULN2803驱动风扇电机的转动。同时使系统检测到得电脑机箱温度以及系统预设的温度动态的显示在LED数码管上。根据系统检测到得机箱温度与系统预设温度的比较，实现机箱内风扇电机的自动启停以及转速的自动调节。

2 总体方案设计

2.1硬件组成

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，控制系统的硬件应包括以下几部分：

（1）温度传感器。利用温度传感器检测环境温度，并直接输出数字温度信号给单片机处理。

（2）控制器。进行温度检测和判断，并在其I/O口输出控制信号。

（3）温度显示器件。显示当前环境温度值以及预设温度值。

硬件方框图如图2.1所示。

图2.1 硬件方框图 2.2 方案论证

（1）温度传感器

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。

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

温度显示器件件 温度传感器 控制器 直流风扇电机

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）控制器

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。

（3）温度显示器件

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，该方案成本很低，显示温度明确醒目，即使在黑暗空间也能清楚看见，功耗极低，同时温度显示程序的编写也相对简单，因而这种显示方式得到了广泛应用。但不足的地方是它采用动态扫描的显示方式，各个LED数码管是逐个点亮的，因此会产生闪烁，但由于人眼的视觉暂留时间为20MS，故当数码管扫描周期小于这个时间时人眼不会感觉到闪烁，因此只要描频率设置得当即可采用该方案。

对于方案二，液晶显示屏具有显示字符优美，其不仅能显示数字还能显示字符甚至图形，这是LED数码管无法比拟的。但是液晶显示模块的元件价格昂贵，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。2.3 总体方案

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。系统结构框图如下：