[畢業(yè)論文]溫控自動(dòng)風(fēng)扇系統(tǒng)論文.doc

精準(zhǔn)溫度顯示的溫控自動(dòng)風(fēng)扇系統(tǒng)方振杰 06電信1班 3060432035摘 要本設(shè)計(jì)為一種溫控風(fēng)扇系統(tǒng)，具有靈敏的溫度感測(cè)和顯示功能，系統(tǒng)at89c5 單片機(jī)作為控制平臺(tái)對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制?？捎捎脩粼O(shè)置高、低溫度值，測(cè)得溫度值在高低溫度之間時(shí)打開風(fēng)扇弱風(fēng)檔，當(dāng)溫度升高超過所設(shè)定的溫度時(shí)自動(dòng)切換到大風(fēng)檔，當(dāng)溫度小于所設(shè)定的溫度時(shí)自動(dòng)關(guān)閉風(fēng)扇，控制狀態(tài)隨外界溫度而定。所設(shè)高低溫值保存在溫度傳感器ds18b20內(nèi)部e2rom中，掉電后仍然能保存上次設(shè)定值，性能穩(wěn)定,控制準(zhǔn)確。關(guān)鍵詞： 自動(dòng)控制;單片機(jī);溫控;風(fēng)扇目 錄摘 要1目 錄21引言32 方案論證42.1 溫度傳感器的選用42.2 控制核心的選擇52.3顯示電路52.4調(diào)速方式62.5控制執(zhí)行部件63 系統(tǒng)簡述74 硬件設(shè)計(jì)84.1、本系統(tǒng)各器件簡介84.1.1 ds18b20 單線數(shù)字溫度傳感器簡介84.1.2 at89c52 單片機(jī)簡介94.1.3 八段led 數(shù)碼管114.2 各部分電路設(shè)計(jì)124.2.1 電源電路124.2.2 數(shù)碼管顯示電路124.2.3 聲響、溫度采集、溫度設(shè)定以及復(fù)位電路134.2.4 溫控自動(dòng)電路144.2.5無級(jí)調(diào)速電路155 軟件設(shè)計(jì)176 安裝調(diào)試19參考文獻(xiàn)20附錄1 程序流程圖21附錄2 源程序281引言生活中，我們經(jīng)常會(huì)使用一些與溫度有關(guān)的設(shè)備。比如，現(xiàn)在雖然不少城市家庭用上了空調(diào)，但在占中國大部分人口的農(nóng)村地區(qū)依舊使用電風(fēng)扇作為降溫防暑設(shè)備，春夏（夏秋）交替時(shí)節(jié)，白天溫度依舊很高，電風(fēng)扇應(yīng)高轉(zhuǎn)速、大風(fēng)量，使人感到清涼；到了晚上，氣溫降低，當(dāng)人入睡后，應(yīng)該逐步減小轉(zhuǎn)速，以免使人感冒。雖然電風(fēng)扇都有調(diào)節(jié)不同檔位的功能，但必須要人手動(dòng)換檔，睡著了就無能為力了，而普遍采用的定時(shí)器關(guān)閉的做法，一方面是定時(shí)時(shí)間長短有限制，一般是一兩個(gè)小時(shí)；另一方面可能在一兩個(gè)小時(shí)后氣溫依舊沒有降低很多，而風(fēng)扇就關(guān)閉了，使人在睡夢(mèng)中熱醒而不得不起床重新打開風(fēng)扇，增加定時(shí)器時(shí)間，非常麻煩，而且可能多次定時(shí)后最后一次定時(shí)時(shí)間太長，在溫度降低以后風(fēng)扇依舊繼續(xù)吹風(fēng)，使人感冒；第三方面是只有簡單的到了定時(shí)時(shí)間就關(guān)閉風(fēng)扇電源的單一功能，不能滿足氣溫變化對(duì)風(fēng)扇風(fēng)速大小的不同要求。又比如在較大功率的電子產(chǎn)品散熱方面，現(xiàn)在絕大多數(shù)都采用了風(fēng)冷系統(tǒng)，利用風(fēng)扇引起空氣流動(dòng)，帶走熱量，使電子產(chǎn)品不至于發(fā)熱燒壞。要使電子產(chǎn)品保持較低的溫度，必須用大功率、高轉(zhuǎn)速、大風(fēng)量的風(fēng)扇，而風(fēng)扇的噪音與其功率成正比。如果要低噪音，則要減小風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，又會(huì)引起電子設(shè)備溫度上升，不能兩全其美。為解決上述問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了這套溫控自動(dòng)風(fēng)扇系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用高精度集成溫度傳感器，用單片機(jī)控制，能顯示實(shí)時(shí)溫度，并根據(jù)使用者設(shè)定的溫度自動(dòng)在相應(yīng)溫度時(shí)作出小風(fēng)、大風(fēng)、停機(jī)動(dòng)作，精確度高，動(dòng)作準(zhǔn)確。2 方案論證本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的溫度控制，需要有較高的溫度變化分辨率和穩(wěn)定可靠的換檔停機(jī)控制部件。2.1 溫度傳感器的選用溫度傳感器可由以下幾種方案可供選擇：方案一：選用熱敏電阻作為感測(cè)溫度的核心元件，通過運(yùn)算放大器放大由于溫度變化引起熱敏電阻電阻的變化、進(jìn)而導(dǎo)至的輸出電壓變化的微弱電壓變化信號(hào)，再用ad轉(zhuǎn)換芯片adc0809將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)處理。方案二：采用熱電偶作為感測(cè)溫度的核心元件，配合橋式電路，運(yùn)算放大電路和ad轉(zhuǎn)換電路，將溫度變化信號(hào)送入單片機(jī)處理。方案三：采用數(shù)字式集成溫度傳感器ds18b20作為感測(cè)溫度的核心元件，直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)供單片機(jī)處理。對(duì)于方案一，采用熱敏電阻有價(jià)格便宜、元件易購的優(yōu)點(diǎn)，但熱敏電阻對(duì)溫度的細(xì)微變化不敏感，在信號(hào)采集、放大、轉(zhuǎn)換過程中還會(huì)產(chǎn)生失真和誤差，并且由于熱敏電阻的r-t關(guān)系的非線性，其本身電阻對(duì)溫度的變化存在較大誤差，雖然可以通過一定電路予以糾正，但不僅將使電路復(fù)雜穩(wěn)定性降低，而且在人體所處溫度環(huán)境溫度變化中難以檢測(cè)到小的溫度變化。故該方案不適合本系統(tǒng)。對(duì)于方案二，采用熱電偶和橋式測(cè)量電路相對(duì)于熱敏電阻其對(duì)溫度的敏感性和器件的非線性誤差都有較大提高，其測(cè)溫范圍也非常寬，從-50攝氏度到1600攝氏度均可測(cè)量。但是依然存在電路復(fù)雜，對(duì)溫度敏感性達(dá)不到本系統(tǒng)要求的標(biāo)準(zhǔn)，故不采用該方案。對(duì)于方案三，由于數(shù)字式集成溫度傳感器ds18b20的高度集成化，大大降低了外接放大轉(zhuǎn)換等電路的誤差因素，溫度誤差很小，并且由于其感測(cè)溫度的原理與上述兩種方案的原理有著本質(zhì)的不同，使得其溫度分辨力極高。溫度值在器件內(nèi)部轉(zhuǎn)換成數(shù)字量直接輸出，簡化了系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，又由于該傳感器采用先進(jìn)的單總線技術(shù)（1-wrie），與單片機(jī)的接口變的非常簡潔，抗干擾能力強(qiáng)。關(guān)于ds18b20的詳細(xì)參數(shù)參看下面“硬件設(shè)計(jì)”中的器件介紹。2.2 控制核心的選擇方案一：采用電壓比較電路作為控制部件。溫度傳感器采用熱敏電阻或熱電偶等，溫度信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)并放大，由集成運(yùn)放組成的比較電路判決控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，當(dāng)高于或低于某值時(shí)將風(fēng)扇切換到相應(yīng)檔位。方案二：采用單片機(jī)作為控制核心。以軟件編程的方法進(jìn)行溫度判斷，并在端口輸出控制信號(hào)。對(duì)于方案一，采用電壓比較電路具有電路簡單、易于實(shí)現(xiàn)，以及無需編寫軟件程序的特點(diǎn)，但控制方式過于單一，不能自由設(shè)置上下限動(dòng)作溫度，無法滿足不同用戶以及不同環(huán)境下的多種動(dòng)作溫度要求，故不在本系統(tǒng)中采用。對(duì)于方案二，以單片機(jī)作為控制器，通過編寫程序不但能將傳感器感測(cè)到的溫度通過顯示電路顯示出來，而且用戶能通過鍵盤接口，自由設(shè)置上下限動(dòng)作溫度值，滿足全方位的需求。并且通過程序判斷溫度具有極高的精準(zhǔn)度，能精確把握環(huán)境溫度的微小變化。故本系統(tǒng)采用方案二。2.3顯示電路方案一：采用五位共陽數(shù)碼管顯示溫度，動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。方案二：采用液晶顯示屏lcd顯示溫度對(duì)于方案一，該方案成本低廉，顯示溫度明確醒目，在夜間也能看見，功耗極低，顯示驅(qū)動(dòng)程序的編寫也相對(duì)簡單，這種顯示方式得到廣泛應(yīng)用。不足的地方是掃描顯示方式是使五個(gè)led逐個(gè)點(diǎn)亮，因此會(huì)有閃爍，但是人眼的視覺暫留時(shí)間為20ms，當(dāng)數(shù)碼管掃描周期小于這個(gè)時(shí)間時(shí)人眼將感覺不到閃爍，因此可以通過增大掃描頻率來消除閃爍感。對(duì)于方案二，液晶體顯示屏具有顯示字符優(yōu)美，不但能顯示數(shù)字還能顯示字符甚至圖形的優(yōu)點(diǎn)，這是led數(shù)碼管無法比擬的。但是液晶顯示模塊價(jià)格昂貴，驅(qū)動(dòng)程序復(fù)雜，從簡單實(shí)用的原則考慮，本系統(tǒng)采用方案一。2.4調(diào)速方式方案一：采用變壓器調(diào)節(jié)方式，運(yùn)用電磁感應(yīng)原理將220v電壓通過線圈降壓到不同的電壓，控制風(fēng)扇電機(jī)接到不同電壓值的線圈上可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制風(fēng)扇風(fēng)力大小。方案二：采用晶閘管構(gòu)成無級(jí)調(diào)速電路。對(duì)于方案一，由于采用變壓器改變電壓調(diào)節(jié)，有風(fēng)速級(jí)別限制，不能適應(yīng)人性化要求。且在變壓過程中會(huì)有損耗發(fā)熱，效率不高，發(fā)熱有不安全因素。對(duì)于方案二，以電位器控制晶閘管的導(dǎo)通角大小，可實(shí)現(xiàn)由最大風(fēng)速到關(guān)閉的無級(jí)別調(diào)速，可將風(fēng)力調(diào)節(jié)在關(guān)閉無風(fēng)到最大風(fēng)之間的任意風(fēng)力，實(shí)現(xiàn)“自由風(fēng)”。且在調(diào)速環(huán)節(jié)中基本無電力損耗。故本系統(tǒng)采用方案二。2.5控制執(zhí)行部件方案一：采用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ad0832控制，由單片機(jī)根據(jù)當(dāng)前溫度值送出相應(yīng)數(shù)字量到ad0832，由ad0832產(chǎn)生模擬信號(hào)控制晶閘管的導(dǎo)通角，從而配合無級(jí)調(diào)速電路實(shí)現(xiàn)溫控時(shí)的自動(dòng)無級(jí)風(fēng)力調(diào)節(jié)。方案二：采用繼電器，繼電器的接有控制晶閘管導(dǎo)通角的電阻的接入電路與否由單片機(jī)控制，根據(jù)當(dāng)前溫度值在相應(yīng)管腳送出高/低電平，決定某個(gè)繼電器的導(dǎo)通角控制電阻是否接入電路。（詳見4.2.4）對(duì)于方案一，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)在風(fēng)扇處于溫控狀態(tài)時(shí)也能無級(jí)調(diào)速，但是d/a轉(zhuǎn)換芯片價(jià)格較高，與其溫控狀態(tài)下無級(jí)調(diào)速功能相比性價(jià)比不高。對(duì)于方案二，雖然在溫控狀態(tài)下只能實(shí)現(xiàn)弱/大風(fēng)兩級(jí)調(diào)速，但采用繼電器價(jià)格便宜，控制可靠，且出于在溫控狀態(tài)時(shí)無級(jí)調(diào)速并不是特別需要的功能，綜合考慮采用方案二。3 系統(tǒng)簡述本系統(tǒng)由集成溫度傳感器、單片機(jī)、led數(shù)碼管、繼電器、雙向晶閘管、蜂鳴器及一些其他外圍器件組成。使用具有價(jià)廉易購的at89s52單片機(jī)編程控制，通過修改程序可方便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)。系統(tǒng)的框圖結(jié)構(gòu)如下：溫度傳感器ds18b20單片機(jī)at89s52數(shù)碼管顯示無級(jí)調(diào)速器被控對(duì)象（風(fēng)扇）人工控制圖1 系統(tǒng)框圖4 硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要部件包括ds18b20溫度傳感器、at89s52單片機(jī)、雙向晶閘管、五位led數(shù)碼管和風(fēng)扇。輔助元件包括繼電器、蜂鳴器、電阻、晶振、電源、按鍵和撥碼開關(guān)等。4.1、本系統(tǒng)各器件簡介4.1.1 ds18b20 單線數(shù)字溫度傳感器簡介ds18b20 單線數(shù)字溫度傳感器是dallas 半導(dǎo)體公司開發(fā)的世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。它具有3 引腳to92 小體積封裝形式。溫度測(cè)量范圍為-55+125，可編程為9 位12 位a/d 轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625。被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16 位數(shù)字量方式串行輸出。工作電壓支持3v5.5v 的電壓范圍，既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。ds18b20 還支持“一線總線”接口，多個(gè)ds18b20可以并聯(lián)到3 根或2 根線上，cpu 只需一根端口線就能與諸多ds18b20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。它還有存儲(chǔ)用戶定義報(bào)警溫度等功能。ds18b20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳ds18b20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由4 部分組成：64 位rom、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器th 和tl、配置寄存器。其管腳排列如圖所示，dq 為數(shù)字信號(hào)端，gnd 為電源地，vdd 為電源輸入端。圖1 ds18b20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2 ds18b20外形及管腳4.1.2 at89c52 單片機(jī)簡介at89c52 是一種帶4k字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（fperom）256b片內(nèi)ram的低電壓，高性能cmos8 位微處理器。該器件采用atmel 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8 位cpu 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，atmel 的at89c52 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。at89c52 單片機(jī)管腳at89c52單片機(jī)管腳如圖3所示。圖3 at89c52單片機(jī)管腳各管腳功能：vcc：供電電壓。gnd：接地。p0 口：p0 口為一個(gè)8 位漏級(jí)開路雙向i/o 口，每腳可吸收8ttl 門電流。當(dāng)p1 口的管腳第一次寫1 時(shí)，被定義為高阻輸入。p0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash 編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0 外部必須被拉高。p1 口：p1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p1 口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1 口管腳寫入1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，p1 口作為第八位地接收。p2 口：p2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 口緩沖器可接收，輸出4 個(gè)ttl 門電流，當(dāng)p2 口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2 口在flash 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。p3 口：p3 口管腳是8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o 口，可接收輸出4 個(gè)ttl 門電流。當(dāng)p3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3 口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3 口也可作為at89c51 的一些特殊功能口。p3.0：rxd（串行輸入口）；p3.1：txd（串行輸出口）；p3.2：/int0（外部中斷0）；p3.3：/int1（外部中斷1）；p3.4：t0（記時(shí)器0 外部輸入）；p3.5：t1（記時(shí)器1外部輸入）；p3.6：/wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）；p3.7：/rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）。 p3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ale 脈沖。如想禁止ale 的輸出可在sfr8eh 地址上置0。此時(shí)，ale 只有在執(zhí)行movx，movc 指令是ale 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale 禁止，置位無效。/psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen 信號(hào)將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當(dāng)/ea 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1 時(shí)，/ea 將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash 編程期間，此引腳也用于施加12v 編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。4.1.3 八段led 數(shù)碼管本系統(tǒng)使用五個(gè)七段led數(shù)碼管作為溫度顯示,公共陽極。4.2 各部分電路設(shè)計(jì)4.2.1 電源電路電源電路采用lm7805集成穩(wěn)壓器作為穩(wěn)壓器件，用典型接法，220v電源整流濾波后送入lm7805穩(wěn)壓，在輸出端接一個(gè)470u和0.1u電容進(jìn)一步濾除紋波，得到5v穩(wěn)壓電源。電路如圖4所示。圖4 電源4.2.2 數(shù)碼管顯示電路顯示部分包括如下圖5： 5個(gè)八段（共陽）數(shù)碼管、pnp型三極管、電阻等。其連接方式如下：應(yīng)用單片機(jī)p0口連接八段數(shù)碼管，用p2口的p2.3p2.7五個(gè)端口作為數(shù)碼管的片選信號(hào)輸出端口，其中要用8550（pnp型）三極管做驅(qū)動(dòng)。又因?yàn)閜0口做i/o口時(shí)要加上拉電阻,所以我們給p0各位各加一個(gè)10k的電阻到電源。為了防止燒壞數(shù)碼管，所以給數(shù)碼管各段各加一個(gè)300歐姆的限流電阻。要顯示的數(shù)據(jù)通過p0口送給數(shù)碼管顯示，通過p2口的p2.7p2.3五個(gè)端口分別對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行位選，事實(shí)上數(shù)碼管是間斷被點(diǎn)亮的，只是其間斷時(shí)間十分短，掃描周期在20ms以下，利用人眼視覺暫留，我們基本看不出它們的閃爍。圖5 顯示電路4.2.3 聲響、溫度采集、溫度設(shè)定以及復(fù)位電路電路如圖6所示，這一部分主要是由ds18b20，四個(gè)按鍵、一個(gè)電容一個(gè)三極管和一個(gè)蜂鳴器等構(gòu)成。聲響電路在每按下按鍵時(shí)會(huì)響一聲，當(dāng)沒有把ds18b20接入到電路中時(shí)，單片機(jī)就會(huì)通過蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音。溫度采集電路主要是由ds18b20構(gòu)成，它可以把采集的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù)，經(jīng)過單片機(jī)處理后輸出送數(shù)碼管顯示。 溫度設(shè)定主要是通過按鍵s1、s2|、s3來設(shè)定的。按鍵s1、s2、s3分別接入單片機(jī)的p1.4、p1.5、p1.6腳。s3是設(shè)定鍵。用于對(duì)風(fēng)速調(diào)節(jié)的上限和下限值th、tl的設(shè)置。當(dāng)按下s1時(shí)，可以加1，長按可以快速加1，當(dāng)按下s2 時(shí)，可以減1， 長按可以快速減1。圖6 聲響、溫度采集、溫度設(shè)置及復(fù)位電路4.2.4 溫控自動(dòng)電路該電路為控制風(fēng)速的人工控制與溫控兩種方式之溫控模式時(shí)的控制電路，當(dāng)選擇為溫控時(shí)，單片機(jī)默認(rèn)為弱風(fēng)，當(dāng)當(dāng)前溫度低于所設(shè)的溫度下限tl時(shí)繼電器1吸合，關(guān)閉風(fēng)扇，當(dāng)當(dāng)前溫度高于所設(shè)的溫度上限時(shí)繼電器2吸合，切換到強(qiáng)風(fēng)檔。電路如圖7。圖7 溫控自動(dòng)電路4.2.5無級(jí)調(diào)速電路此電路如圖8所示，包括：雙向可控硅，雙觸發(fā)二極管、滑動(dòng)變阻器、電容。該電路為無級(jí)調(diào)速電路，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值來改變通過雙向二極管的電流，控制雙向晶閘管的導(dǎo)通角，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速?？蓪?shí)現(xiàn)由最大風(fēng)速到關(guān)閉的無級(jí)別調(diào)速，可將風(fēng)力調(diào)節(jié)在關(guān)閉無風(fēng)到最大風(fēng)之間的任意風(fēng)力，實(shí)現(xiàn)“自由風(fēng)”。圖8 無級(jí)調(diào)速電路本系統(tǒng)的總電原理圖為：圖9 總電原理圖5 軟件設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)的功能是上電復(fù)位時(shí)檢測(cè)溫度傳感器ds18b20是否存在或它工作是否正常,當(dāng)不存在或工作不正常時(shí)從蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲,提示用戶檢查ds18b20,安裝或者更換。這部分功能由ds18b20復(fù)位與檢測(cè)子程序reset完成。當(dāng)檢測(cè)到傳感器工作正常后，發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令及讀取溫度值命令，將從ds18b20讀取的二進(jìn)制溫度值轉(zhuǎn)換為七段碼在led上顯示出來。顯示功能由溫度顯示子程序disp1子程序?qū)崿F(xiàn)。在溫控自動(dòng)狀態(tài)，本系統(tǒng)可由用戶根據(jù)需要自由設(shè)置大小風(fēng)檔的切換溫度值th，tl，硬件設(shè)計(jì)上為通過3個(gè)按鍵，由按鍵掃描子程序keyscan子程序提供軟件支持。按下一次設(shè)置鍵k3，進(jìn)入低溫關(guān)風(fēng)扇溫度值tl設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)按下“加”鍵k1，tl值加一，長按k1不放可實(shí)現(xiàn)快速加1，按下“減”鍵k2，tl值減1，長按k2不放可實(shí)現(xiàn)快速減1。再按一次設(shè)置鍵k3，進(jìn)入高溫切換大風(fēng)檔溫度值th設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)按下“加”鍵k1，th值加一，長按k1不放可實(shí)現(xiàn)快速加1，按下“減”鍵k2，th值減1，長按k2不放可實(shí)現(xiàn)快速減1。下限動(dòng)作溫度值tl和上限動(dòng)作溫度值的設(shè)置范圍為0-120攝氏度，滿足一般使用要求。再按一次設(shè)置鍵k3退出上下限溫度設(shè)置狀態(tài)，恢復(fù)到當(dāng)前溫度顯示狀態(tài)。在當(dāng)前溫度顯示狀態(tài)，按下“加”鍵k1一次顯示當(dāng)前tl設(shè)定值，再按一下顯示當(dāng)前th設(shè)定值，如此循環(huán)，按設(shè)置鍵k3退回到當(dāng)前溫度顯示狀態(tài)。每次設(shè)定的tl、th值均拷備到ds18b20的eerom內(nèi)，在單片機(jī)掉電后設(shè)定值不會(huì)丟失，在再次上電時(shí)從ds18b20的eerom中讀回上次設(shè)定的上下限動(dòng)作溫度值th、tl，用戶要實(shí)現(xiàn)根據(jù)當(dāng)前溫度實(shí)時(shí)的控制風(fēng)扇的狀態(tài)，需要在程序中不時(shí)的判斷當(dāng)前溫度值是否超過設(shè)定的動(dòng)作溫度值范圍，此部分功能由比較控制子程序temp_comp來完成。由于單片機(jī)的工作頻率高達(dá)12mhz，在執(zhí)行程序時(shí)不斷將當(dāng)前溫度和設(shè)定動(dòng)作溫度進(jìn)行比較判斷，當(dāng)超過設(shè)定溫度值范圍時(shí)及時(shí)的轉(zhuǎn)去執(zhí)行超溫處理和欠溫處理子程序，控制繼電器的吸合、斷開狀態(tài)，從而控制風(fēng)扇實(shí)時(shí)的切換到關(guān)閉、弱風(fēng)、大風(fēng)三個(gè)狀態(tài)。在沒有超過設(shè)定的tl、th值時(shí)默認(rèn)將風(fēng)扇置為弱風(fēng)檔。該比較控制程序又由溫度比較程序、超溫處理子程序和欠溫處理子程序構(gòu)成。顯示驅(qū)動(dòng)程序以查七段碼取得各數(shù)碼管應(yīng)顯數(shù)字，逐位掃描顯示。主程序和個(gè)主要子程序的流程圖如附錄1所示。6 安裝調(diào)試將本電路用硬件做出來，用編程器將keil軟件對(duì)源程序編譯生成的.hex文件燒入at89c52單片機(jī),將單片機(jī)插入到目標(biāo)板中,連好線。將“控制模式”開關(guān)選擇在“溫控”，打開電源，風(fēng)扇工作在弱風(fēng)檔，數(shù)碼管正常顯示當(dāng)前的溫度21.6攝氏度，第五位數(shù)碼管閃爍顯示“o”，表示當(dāng)前溫度在tl和th值之間，沒有欠溫或超溫。按“設(shè)置”鍵及“加”“減”鍵將下限動(dòng)作溫度值tl設(shè)為20攝氏度，將上限動(dòng)作溫度值th設(shè)為23攝氏度，用書對(duì)著ds18b20扇動(dòng)，顯示溫度逐漸降低，當(dāng)達(dá)到19.9攝氏度時(shí)繼電器1動(dòng)作，將風(fēng)扇關(guān)閉，第五位數(shù)碼管閃爍顯示“l(fā)”，表示當(dāng)前溫度低于tl值。然后用手握著ds18b20，顯示溫度逐步上升，當(dāng)達(dá)到23.1攝氏度時(shí)繼電器2動(dòng)作,將風(fēng)扇切換到大風(fēng)檔,第五位數(shù)碼管閃爍顯示“h”，表示當(dāng)前溫度高于th值。將“控制模式”開關(guān)選擇在“人控”，這時(shí)數(shù)碼管依然按照上述規(guī)律顯示，但是不能對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行控制。用手旋動(dòng)無級(jí)調(diào)速旋鈕，可以將風(fēng)扇從關(guān)閉一直連續(xù)調(diào)到最大風(fēng)速，具有無級(jí)調(diào)節(jié)風(fēng)扇風(fēng)力的功能。測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期功能。參考文獻(xiàn)1 胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù).北京:清華大學(xué)出版社,20042 吳金戍,沈慶陽,郭庭吉.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用.北京: 清華大學(xué)出版社,20023 求是科技.單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航.北京:人民郵電出版社,20044 王化詳,張淑英.傳感器原理.天津:天津大學(xué)出版社,20025 榮俊昌.新型電風(fēng)扇原理與維修.北京:高等教育出版社,20046 王港元.電工電子實(shí)踐指導(dǎo).江西:江西科學(xué)技術(shù)出版社,2005附錄1 程序流程圖主程序流程圖開始初始化蜂鳴報(bào)警檢測(cè)ds18b20正常?溫度轉(zhuǎn)換命令讀溫度溫度bcd碼處理顯示溫度按鍵掃描及處理與設(shè)定溫度對(duì)比及處理ny圖11 主程序流程圖按鍵掃描子程序流程圖入口k1按下?蜂鳴器響一聲設(shè)定的tl值轉(zhuǎn)換成各led的顯示數(shù)字k1按下?蜂鳴器響一聲顯示tl值設(shè)定的th值轉(zhuǎn)換成各led的顯示數(shù)字顯示th值k1按下?k2按下?蜂鳴器響一聲ynynynn蜂鳴器響一聲k3按下?蜂鳴器響一聲設(shè)定th,tl將設(shè)定th,tl值寫入1820的暫存器將1820暫存器值寫入eerom返回yn圖12 按鍵掃描子程序流程圖設(shè)置上下限動(dòng)作溫度值th,tl子程序流程圖顯示,閃爍入口k1按下?=121?k3按下?設(shè)置的tl加1設(shè)置的tl=0顯示tlk2按下?設(shè)置的tl減1設(shè)置的tl=0?設(shè)置的tl=119顯示tl蜂鳴一聲k3松開?k1按下?=121?設(shè)置的th加1設(shè)置的th=0顯示thk2按下?設(shè)置的th減1設(shè)置的th=0?設(shè)置的tl=119顯示thk3按下?蜂鳴一聲返回$ynynynnnynyynnyn閃爍顯示ynnyynk3按下?y圖13 設(shè)置上下限動(dòng)作溫度值th,tl子程序流程圖實(shí)時(shí)溫度值與設(shè)定th,tl值比較及超、欠溫處理子程序流程圖入口th當(dāng)前溫度?th當(dāng)前溫度?c1=0,c2=0200ms定時(shí)時(shí)間到？第五位led滅，其它四位顯示當(dāng)前溫度第五位led顯示h，其它四位顯示當(dāng)前溫度c1=0,c2=0200ms定時(shí)時(shí)間到？第五位led滅，其它四位顯示當(dāng)前溫度第五位led顯示h，其它四位顯示當(dāng)前溫度c1=1,c2=1返回yyyynnn圖14 實(shí)時(shí)溫度值與設(shè)定th,tl值比較及超、欠溫處理子程序流程圖溫度顯示子程序流程圖取掃描字入口掃描字p2輸出取顯示數(shù)據(jù)查段碼表從p0口輸出小數(shù)點(diǎn)處理延時(shí)指向下一位acc.3=0？p0，p2復(fù)位返回ny圖15 溫度顯示子程序流程圖ds18b20復(fù)位與檢測(cè)子程序600us復(fù)位低脈沖入口拉高總線總線=0？60us到？總線=0？存在標(biāo)志位置1延時(shí)總線拉高存在標(biāo)志位置0返回nynyyn圖16 ds18b20復(fù)位與檢測(cè)子程序附錄2 源程序;*;精準(zhǔn)溫度顯示溫控自動(dòng)風(fēng)扇系統(tǒng) *;*說明: ;* 1、k3 進(jìn)入設(shè)定低溫動(dòng)作溫度值 tl 狀態(tài):;* 2、k3 進(jìn)入設(shè)定高溫動(dòng)作溫度值 th 狀態(tài):;* 3、k3 返回 ;* 4、設(shè)定過程： k1 加鍵 （up）， k2 減鍵 （down），可快速調(diào); 5、實(shí)際溫度在tl和th之間時(shí)，開啟弱風(fēng)檔，低于tl時(shí)，關(guān)閉風(fēng)扇；;高于th時(shí)，開啟大風(fēng)檔。每次設(shè)置的th和tl均被保存在ds18b20的rom;內(nèi),掉不需重新設(shè)置. *;* timer_l data 23h timer_h data 24h timer_coun data 25h templ data 26h temph data 27h temp_th data 28h temp_tl data 29h temphc data 2ah templc data 2bh temp_zh data 2ch beep equ p3.7 data_line equ p3.3 c1 equ p3.4 ;c1控制口,接繼電器1 c2 equ p3.5 ;c2控制口,接繼電器2 flag1 equ 20h.0 flag2 equ 20h.1;- k1 equ p1.4 k2 equ p1.5 k3 equ p1.6;= org 0000h jmp main org 000bh ajmp int_t0;-main: mov sp,#30h mov tmod,#01h ;t0,方式1 mov timer_l,#00h ;50ms定時(shí)值 mov timer_h,#4ch mov timer_coun,#00h ;中斷計(jì)數(shù) mov ie,#82h ;ea=1,et0=1 lcall read_e2 mov 20h,#00h setb beep setb c1 setb c2 mov 7fh,#0ah ;熄滅符 call reset ;復(fù)位與檢測(cè)ds18b20 jnb flag1,main1 ;flag1=0，ds18b20不存在 jmp startmain1: call reset jb flag1,start lcall beep_bl ;ds18b20錯(cuò)誤，報(bào)警 jmp main1start: mov a,#0cch ; 跳過rom匹配 call write mov a,#044h ; 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 call write call reset mov a,#0cch ; 跳過rom匹配 call write mov a,#0beh ; 發(fā)出讀溫度命令 call write call read ;讀溫度數(shù)據(jù) call convtemp call dispbcd call disp1 call scankey lcall temp_comp jmp main1;=;ds18b20 復(fù)位與檢測(cè)子程序;flag1=1 ok, flag1=0 error;=reset: setb data_line nop clr data_line mov r0,#64h ;主機(jī)發(fā)出延時(shí)600微秒的復(fù)位低脈沖 mov r1,#03hreset1: djnz r0,$ mov r0,#64h djnz r1,reset1 setb data_line ;然后拉高數(shù)據(jù)線 nop mov r0,#25hreset2: jnb data_line,reset3 ;等待ds18b20回應(yīng) djnz r0,reset2 jmp reset4 ; 延時(shí)reset3: setb flag1 ; 置標(biāo)志位,表示ds1820存在 jmp reset5reset4: clr flag1 ; 清標(biāo)志位,表示ds1820不存在 jmp reset6reset5: mov r0,#064h djnz r0,$ ; 時(shí)序要求延時(shí)一段時(shí)間reset6: setb data_line ret;=;=write: mov r2,#8 ;一共8位數(shù)據(jù) clr cywr1: clr data_line ;開始寫入ds18b20總線要處于復(fù)位（低）狀態(tài) mov r3,#09 djnz r3,$ ;總線復(fù)位保持18微妙以上 rrc a ;把一個(gè)字節(jié)data 分成8個(gè)bit環(huán)移給c mov data_line,c ;寫入一個(gè)bit mov r3,#23 djnz r3,$ ;等待46微妙 setb data_line ;重新釋放總線 nop djnz r2,wr1 ;寫入下一個(gè)bit setb data_line ret;=;從ds18b20中讀出溫度低位、高位和動(dòng)作溫度設(shè)定值th、tl;存入26h、27h、28h、29h;=read: mov r4,#4 ; 將溫度高位和低位從ds18b20中讀出 mov r1,#26h ; 存入26h、27h、28h、29hre00: mov r2,#8re01: clr c setb data_line nop nop clr data_line ;讀前總線保持為低 nop nop nop setb data_line ;開始讀總線釋放 mov r3,#09 ;延時(shí)18微妙 djnz r3,$ mov c,data_line ;從ds18b20總線讀得一個(gè)bit mov r3,#23 djnz r3,$ ;等待46微妙 rrc a ;把讀得的位值環(huán)移給a djnz r2,re01 ;讀下一個(gè)bit mov r1,a inc r1 djnz r4,re00 ret ;-;200ms對(duì)閃動(dòng)標(biāo)記取反一次;-int_t0: push acc push psw mov tl0,timer_l mov th0,timer_h inc timer_coun mov a,timer_coun cjne a,#04h,int_end mov timer_coun,#00h cpl flag2int_end: pop psw pop acc reti;=;重新對(duì) ds18b20 初始化;將設(shè)定的動(dòng)作溫度設(shè)定值寫入 ds18b20;=re_18b20: jb flag1,re_18b20a retre_18b20a: call reset mov a,#0cch ;跳過rom匹配 lcall write mov a,#4eh ;寫暫存寄存器 lcall write mov a,temp_th ;th(動(dòng)作上限溫度） lcall write mov a,temp_tl ;tl(動(dòng)作下限溫度) lcall write mov a,#7fh ;12位精確度 lcall write ret;=;功能鍵掃描子程序;=scankey: mov p1,#0f0h jb k1,scan_k2 call beep_blscan_k1: call alert_tl call alert_play jb k1,scan_k1 call beep_blscan_k11: call alert_th call alert_play jb k1,scan_k11 call beep_blscan_k2: jb k2,scan_k3 call beep_blscan_k3: jb k3,scan_end call beep_bl lcall reset_alert lcall re_18b20 lcall write_e2scan_end: ret;=;設(shè)置動(dòng)作溫度值tl，th;=reset_alert: call alert_tl call alert_play jnb k3,$ ;k3為位移鍵 setb tr0reset_tl: call alert_play jnb flag2,r_tl01 mov 75h,7fh ;送入熄滅符 mov 76h,7fh