溫控風(fēng)扇系統(tǒng).doc

溫度控制風(fēng)扇系統(tǒng) (淮陰工學(xué)院 計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，江蘇 淮安，223003)摘要：溫度控制風(fēng)扇系統(tǒng)，利用DS18B20傳感器測(cè)溫，STC89C52單片機(jī)控制平臺(tái)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速來使風(fēng)扇自動(dòng)調(diào)速。重點(diǎn)對(duì)單片機(jī)與傳感器之間的相互協(xié)調(diào)作用來達(dá)到溫度控制風(fēng)扇的功能進(jìn)行了分析。該系統(tǒng)可以通過用戶設(shè)置高、低溫度值來自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，使用起來方便，性能穩(wěn)定,控制準(zhǔn)確，適用于我們?nèi)粘Ｉ睿约肮I(yè)生產(chǎn)中。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫度傳感器；智能控制；中圖分類號(hào): O657 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: ATemperature controlled fansystem（Huaiyin Institute of Technology,FacultyofComputerEngineering,JiangsuHuaian）Abstract：Temperature controls fan system. Temperature is tested by DS18B20 sensor, fan speed is contrled by STC89C52 MCU, so that fan can be controlled by temperature. The key is connected on the interaction between MCU and sensor to rezlize the function of temperature control the fan. High and low temperature can be setted by user to adjust the speed of fan automatically.It is used conveniently,the function is stable,you can control accurately.It is suitable for daily life and industrial production.Key word: Singlechip; Temperature sensor；Intelligent control0 引言隨著科技的不斷發(fā)展，家用電器不斷朝著智能化發(fā)展，作為最常見的降溫工具風(fēng)扇，因?yàn)樾枰藶榈氖謩?dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速而顯得繁瑣，溫度控制風(fēng)扇可以自動(dòng)根據(jù)溫度來調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，因此有著廣泛的發(fā)展前景。目前，溫度控制風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)有了一定的成效，可以使風(fēng)扇根據(jù)環(huán)境溫度的變化進(jìn)行自動(dòng)無級(jí)調(diào)速，當(dāng)溫度升高時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇，溫度降低時(shí)自動(dòng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)智能控制，現(xiàn)在筆記本電腦的智能CPU風(fēng)扇就是很好的應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展，溫控風(fēng)扇需要不斷提高其精確度，不斷降低運(yùn)轉(zhuǎn)的噪音以及充分提高集成度使其嵌入到更多的機(jī)械設(shè)備中，才能更廣泛的被使用。1 溫度控制風(fēng)扇系統(tǒng)的原理1.1系統(tǒng)構(gòu)成溫度控制風(fēng)扇系統(tǒng)主要有電源電路，溫度傳感器電路，單片機(jī)最小系統(tǒng)電路，數(shù)碼管顯示電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，按鍵電路和LED電路。利用溫度傳感器檢測(cè)環(huán)境溫度并直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)給單片機(jī)進(jìn)行處理，在LED數(shù)碼管上顯示當(dāng)前環(huán)境溫度值以及預(yù)設(shè)溫度值。同時(shí)采用PWM脈寬調(diào)制方式來改變直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并通過兩個(gè)按鍵改變預(yù)設(shè)溫度值，一個(gè)提高預(yù)設(shè)溫度，另一個(gè)降低預(yù)設(shè)溫度值。溫 度 顯 示DS18B20獨(dú) 立鍵 盤ST89C52PWM驅(qū)動(dòng) 電 機(jī)直 流電 機(jī)復(fù) 位晶 振圖1系統(tǒng)構(gòu)成框圖1.2 電路模塊1.2.1 按鍵電路鍵盤包括4個(gè)獨(dú)立按鍵K1K2K3K4，分別與單片機(jī)的P1.1，P1.6，P3.2，P3.7相連接。其中按鍵1為上下限溫度設(shè)置，按下后進(jìn)行上下限溫度設(shè)置，按鍵2為上下限溫度加，按鍵3為上下限溫度減，按鍵4為實(shí)物/仿真運(yùn)行切換。1.2.2數(shù)碼管顯示電路溫控風(fēng)扇系統(tǒng)制作中選用5位共陰極數(shù)碼管作為顯示模塊。 圖2數(shù)碼管顯示電路1.2.3溫度傳感器電路DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有四部分：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。其管腳有三個(gè)，其中DQ為數(shù)字信號(hào)端，GND為電源地，VDD為電源輸入端。在溫度控制風(fēng)扇系統(tǒng)中，DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)溫度，將測(cè)量到的數(shù)據(jù)送入STC89C52單片機(jī)的P1.0口，經(jīng)過單片機(jī)處理后顯示當(dāng)前溫度值。圖3溫度傳感器電路1.2.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路鍵盤控制設(shè)置溫度，通過軟件向單片機(jī)輸入相應(yīng)控制指令，由單片機(jī)通過P2.0和P2.1口輸出相應(yīng)的脈沖，經(jīng)過L9110驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇直流電機(jī)控制電路。圖4風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路1.2.5單片機(jī)最小系統(tǒng)電路單片機(jī)最小系統(tǒng)中包含電源，復(fù)位電路和時(shí)鐘電路。電源向單片機(jī)供電。2復(fù)位電路確定單片機(jī)的工作起始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動(dòng)過程。時(shí)鐘電路確定單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)，決定單片機(jī)的工作速度。單片機(jī)通過P1.0接口接收溫度傳感器發(fā)送的數(shù)字信號(hào)，然后經(jīng)過處理，通過P2.0和P2.1口來驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇運(yùn)行。圖5單片機(jī)電路2 溫度控制風(fēng)扇系統(tǒng)功能2.1 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)溫控風(fēng)扇系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)環(huán)境溫度的變化，然后根據(jù)環(huán)境溫度變化來控制風(fēng)扇直流電機(jī)輸入的變化，從而產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，亦可根據(jù)鍵盤調(diào)節(jié)不同的設(shè)置溫度，再由環(huán)境溫度與設(shè)置溫度的差值來控制電機(jī)。當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)環(huán)境溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，單片機(jī)對(duì)應(yīng)輸出口輸出的PWM信號(hào)，控制電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，并隨著環(huán)境溫度與設(shè)置溫度的差值的增加電機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸升高。系統(tǒng)還能動(dòng)態(tài)的顯示當(dāng)前溫度和設(shè)置溫度，并能通過鍵盤調(diào)節(jié)當(dāng)前的設(shè)置溫度。2.2系統(tǒng)功能分析溫控風(fēng)扇系統(tǒng)總體上由五部分來組成，既按鍵與復(fù)位電路、數(shù)碼管顯示電路、溫度檢測(cè)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。首先考濾的是溫度檢測(cè)電路，該部分是整個(gè)系統(tǒng)的首要部分，首先要檢測(cè)到環(huán)境溫度，才能用單片機(jī)來判斷溫度的高低，然后通過單片機(jī)控制直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速；其次是電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，該部分需要使用外圍電路將單片機(jī)輸出的PWM信號(hào)轉(zhuǎn)化為平均電壓輸出，根據(jù)不同的PWM波形得到不同的平均電壓，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)較好的控制效果；再次是數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示電路，該部分的功能實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度和設(shè)置溫度的顯示，其中DS18B20采集環(huán)境溫度，按鍵實(shí)現(xiàn)不同設(shè)置溫度的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境溫度和設(shè)置溫度的及時(shí)連續(xù)顯示。33 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證3.1 驗(yàn)證過程第一步 打開開關(guān)，溫度顯示15.2。第二步 設(shè)置上限溫度20。第三步 設(shè)置下限溫度10。第四步 當(dāng)溫度在上下限溫度之間，風(fēng)扇低速運(yùn)行，一盞指示燈閃爍。圖6 風(fēng)扇低速運(yùn)行第五步 設(shè)置上限溫度12。第六步 溫度處于上限溫度之上，風(fēng)扇全速運(yùn)行，兩盞指示燈閃爍。圖7 風(fēng)扇全速運(yùn)行3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析打開溫控風(fēng)扇，溫度顯示與室內(nèi)溫度吻合。首先設(shè)置使室溫在上下限溫度之間，風(fēng)扇低速運(yùn)行，一盞指示燈亮，與預(yù)期結(jié)果一致。再設(shè)置使室溫處于上限溫度之上，風(fēng)扇全速運(yùn)行，兩盞指示燈亮，與預(yù)期結(jié)果一致。最后關(guān)閉總開關(guān)，風(fēng)扇停止運(yùn)行。溫度控制風(fēng)扇器正常運(yùn)行，可以達(dá)到預(yù)期的效果。4 結(jié)論通過設(shè)計(jì)溫度控制風(fēng)扇系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的自動(dòng)化，將人們從手動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)扇力度中解放出來，使風(fēng)扇能夠根據(jù)溫度的變化來自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)力大小。溫度控制風(fēng)扇系統(tǒng)可推廣到各種電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。在生產(chǎn)生活中，溫控風(fēng)扇系統(tǒng)可用于簡(jiǎn)單的日常風(fēng)扇的智能控制，為生活帶來便利；也可以用于電腦的散熱器，更好的保護(hù)電腦。但還是有很多需要改進(jìn)的地方，例如縮小體積，實(shí)現(xiàn)嵌入式，減少能源的消耗等方面，從而更好的運(yùn)用到日常生活中。 參考文獻(xiàn)1李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)M.北京