基于單片機(jī)的智能溫控風(fēng)扇設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘 要本設(shè)計(jì)為智能溫控風(fēng)扇系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇隨實(shí)時(shí)環(huán)境溫度而智能變速功能。系統(tǒng)主要選用STC89C52 單片機(jī)作為控制中心，DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集實(shí)時(shí)溫度，再經(jīng)單片機(jī)處理后通過三極管放大信號(hào)后驅(qū)動(dòng)直流風(fēng)扇的電機(jī)。用戶可以預(yù)設(shè)上限、下限溫度值，當(dāng)測得環(huán)境溫度值在預(yù)設(shè)上下限值區(qū)間中時(shí)，此時(shí)風(fēng)扇以半速轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)溫度升高并大于預(yù)設(shè)上限溫度值時(shí)，風(fēng)扇會(huì)自動(dòng)調(diào)速，以全速轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)溫度降低并低于預(yù)設(shè)的下限溫度值時(shí)，這時(shí)風(fēng)扇電機(jī)自動(dòng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。全程實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速隨外界溫度而智能自變。關(guān)鍵詞：溫控風(fēng)扇，STC89C52單片機(jī)，DS18B20數(shù)字溫度傳感器，智能自變Abstrac

2、tThis design for the intelligent temperature control fan system, the system can realize the fan intelligent variable speed function according to the real-time environmental temperature.STC89C52 single-chip microcomputer system is mainly used as the control center, DS18B20 digital temperature sensor

3、to collect real-time temperature, then through single chip through triode amplifier signal after drive dc fan motor.Users can preset upper limit and lower limit temperature, when the environment temperature measurement in the preset upper and lower limit range, the fan rotates at half speed;When the

4、 temperature is greater than the preset limit temperature, fan speed automatically, with full rotation.When the lower limit of temperature is lower and lower than the preset value, the fan motor automatically stop running.The entire implementation and intelligence from change fan speed varies with t

5、emperature.Key words: temperature control fan, STC89C52 Single chip microcomputer and DS18B20 digital temperature sensor, smart since the change專心-專注-專業(yè)目錄1緒論1.1 本設(shè)計(jì)的背景及意義隨著社會(huì)水平的高速發(fā)展，家用電器已經(jīng)越來越智能化，緊隨著物價(jià)也自然會(huì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)成本的提高而上漲。單單從夏季我們用來降溫的電器來看，盡管很多城市家庭如今已經(jīng)用上了空調(diào)，但大多數(shù)的中國農(nóng)村家庭仍還在利用電扇降溫防暑。電扇雖有調(diào)節(jié)檔位的功能，但仍然離不開人工手換檔，靈

6、活性太差。比如在深夜里，溫度下降后風(fēng)扇的風(fēng)速應(yīng)該降低，可是這時(shí)人已經(jīng)入睡并不能及時(shí)手動(dòng)換擋，就很容易感冒。為了避免這種不便情況，我們一般都會(huì)給風(fēng)扇定時(shí)，讓風(fēng)扇定時(shí)關(guān)閉，但這依舊不是很智能化。因?yàn)槿绻?dāng)風(fēng)扇定時(shí)時(shí)間到后，氣溫依舊沒有明顯的下降，但是這時(shí)風(fēng)扇已經(jīng)關(guān)閉，人就很容易會(huì)再次被熱醒，而不得不起床重新打開風(fēng)扇，這樣人根本得不到充足的休息時(shí)間。因此，智能溫控風(fēng)扇是當(dāng)今市場迫切需求的產(chǎn)品。1.2 發(fā)展現(xiàn)狀截止目前，可以說社會(huì)已經(jīng)完全步入了現(xiàn)代化電子時(shí)代，由于溫度控制器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控環(huán)境溫度，并能及時(shí)對(duì)機(jī)器做出調(diào)整，它被廣泛的運(yùn)用到各行各業(yè)。它的普及帶給人們極大的方便。溫控風(fēng)扇正是基于溫度控制器下的

7、一種產(chǎn)物。目前，這種系統(tǒng)在很多國內(nèi)家庭都得到運(yùn)用，尤其是家用電器里的自動(dòng)散熱。系統(tǒng)效率越來越高。1.3 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)作為主控芯片，結(jié)合溫度傳感器DS18B20，12V直流風(fēng)扇以及4個(gè)共陰極的LED數(shù)碼管，可做到顯示實(shí)時(shí)環(huán)境溫度值和預(yù)設(shè)溫度值，一旦當(dāng)系統(tǒng)檢測到當(dāng)前環(huán)境溫度，則會(huì)對(duì)比預(yù)設(shè)溫度值，自動(dòng)改變風(fēng)扇的狀態(tài)，動(dòng)作準(zhǔn)確。本篇論文主要以以下思路撰寫：首先介紹該設(shè)計(jì)的意義并簡要說明設(shè)計(jì)中主要涉及到的一些元器件；其次對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行選擇最合適的元件并論證；然后從硬件方面，依次詳細(xì)介紹每個(gè)元件的性能及在本系統(tǒng)中的功能；緊隨著再從軟件設(shè)計(jì)方面，對(duì)每個(gè)模塊的子程序進(jìn)行說明

8、；最后便是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)軟硬件的調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)框圖結(jié)構(gòu)如下圖2-1所示：主控機(jī)顯示器顯示驅(qū)動(dòng)電路復(fù)位電路直流風(fēng)扇直流風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路晶振電路溫度采集電路獨(dú)立鍵盤電路圖2-1 系統(tǒng)整體框圖2.2 系統(tǒng)各模塊選用方案論證2.2.1 溫度傳感器的選用溫度傳感器主要有以下兩種方案可供選用：方案一：選用熱敏電阻作為溫度傳感器的核心元件。由于熱敏電阻的電阻會(huì)跟著溫度的變化而變化，如此就會(huì)產(chǎn)生模擬信號(hào)，隨后再將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，最終發(fā)送給單片機(jī)IN-0口進(jìn)行處理。具體熱敏溫度采集電路如圖2-2所示：圖2-2 熱敏溫度采集電路方案二：選用溫度傳感

9、器DS18B20作為溫度傳感器的核心元件。通過其傳感溫度，然后直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)并傳給單片機(jī)處理。具體DS18B20采集電路如圖2-3所示：圖2-3 DS18B20溫度采集電路對(duì)于方案一，熱敏電阻的最大特點(diǎn)就是它的價(jià)廉而且很多市場上都有這種元件，但熱敏電阻對(duì)溫度并不敏感，在溫度采集時(shí)很容易產(chǎn)生誤差。雖然這種誤差可以通過減小，但并不會(huì)避免。故本方案不適合本系統(tǒng)。對(duì)于方案二，因?yàn)镈S18B20是單總線，且其集成度極高，所以該傳感器可以大幅度降低外部誤差。其次由于其感測溫度與熱敏電阻的方法并不一樣，使其具有較強(qiáng)的溫度識(shí)別能力。所測到的溫度直接就可以轉(zhuǎn)換成具體數(shù)字值并發(fā)送給單片機(jī)。因此，本方案比較適

10、合該系統(tǒng)。2.2.2 主控機(jī)的選用方案一：選用凌陽系列單片機(jī)來控制系統(tǒng)，這類單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)不同的復(fù)雜邏輯功能，它將所有元器件都集成在一塊芯片上，集成度十分高，提高了穩(wěn)定性。凌陽單片機(jī)的系統(tǒng)處理速度很快，適合用于大規(guī)模實(shí)時(shí)系統(tǒng)的控制。方案二：采用ST89C52單片機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。主要通過編程的方式對(duì)測得的溫度進(jìn)行判斷，然后輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制。由于ST89C52單片機(jī)要比凌陽系列單片機(jī)的價(jià)格低得多，且本設(shè)計(jì)不需要很高的處理速度，從經(jīng)濟(jì)和方便使用角度考慮，本設(shè)計(jì)更傾向于選擇了方案二。其次，通過單片機(jī)可以直接將測得溫度在顯示器上顯示出來。綜合來看，本系統(tǒng)更適合采用方案二。

11、2.2.3 顯示電路的選用方案一：采用數(shù)碼管作為系統(tǒng)的顯示器。盡管數(shù)碼管顯示的內(nèi)容有限，但是對(duì)于本設(shè)計(jì)，只要顯示一些基本的數(shù)字和字母就已經(jīng)足夠了。并且價(jià)格低廉。方案二：采用液晶字符式顯示屏作為系統(tǒng)的顯示器。能夠用軟件達(dá)到很好的控制，元件器簡單。對(duì)于方案一，該方案具有成本低，功耗低的特點(diǎn)，顯示驅(qū)動(dòng)程序編寫是比較簡單的，唯一不足之處是其采用的是動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，因此在這過程中會(huì)有短暫的閃爍，但我們可以通過增加掃描頻率來避免閃爍。對(duì)于方案二，液晶顯示屏不僅可以顯示字符，甚至還能夠顯示圖形，這是LED數(shù)碼管遠(yuǎn)遠(yuǎn)做不到的。但也正是因?yàn)樗鼜?qiáng)大的顯示功能，使得液晶顯示屏的驅(qū)動(dòng)程序復(fù)雜，價(jià)格相對(duì)而言比較昂貴。

12、從實(shí)用以及價(jià)格多角度來看，方案一更適合該系統(tǒng)。2.2.4 調(diào)速方式的選用方案一：采用變壓器調(diào)節(jié)方式，運(yùn)用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行變壓，當(dāng)風(fēng)扇電機(jī)接到不同電壓值的線圈上，電機(jī)的轉(zhuǎn)速也會(huì)轉(zhuǎn)變，如此就可控制風(fēng)扇風(fēng)力大小。方案二：采用三極管驅(qū)動(dòng)PWM控制。對(duì)于方案一，變壓器主要是調(diào)節(jié)電壓，那么在變壓過程中就會(huì)不可避免的存在損耗，效率不高。還有可能會(huì)發(fā)熱過度起火，帶來一些不必要的麻煩。對(duì)于方案二，三極管PWM的最大長處便是無需數(shù)模轉(zhuǎn)換，從處理器到被控系統(tǒng)信號(hào)一概都是數(shù)字形式的。而數(shù)字信號(hào)正可以在極大程度上降低噪聲影響。PWM的第二大特點(diǎn)是它相對(duì)于模擬控制有更高的抗干擾能力，正因?yàn)槿绱耍谔囟ㄇ闆r下亦可以將其用于

13、通信。當(dāng)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)向PWM時(shí)會(huì)延長通訊的距離。故本系統(tǒng)采用方案二。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)硬件原理圖本系統(tǒng)主要由溫度傳感器DS18B20、STC89C52單片機(jī)、LED共陰數(shù)碼管、三極管驅(qū)動(dòng)電路及一些其他外圍器件電阻、電容、晶振、電源、按鍵、開關(guān)和風(fēng)扇組成。系統(tǒng)硬件原理圖如下圖3-1所示：圖3-1 系統(tǒng)硬件原理圖3.2 主控芯片介紹3.2.1 STC89C52簡介STC89C52單片機(jī)是美國STC公司生產(chǎn)的高性能COMOS 8位單片機(jī)。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核片，但做了大量的改進(jìn)，加入了51系列不具備的諸多功能。正因?yàn)槿绱?，兩種單片機(jī)的指令集和輸出管腳都相兼容。STC89

14、C52單片機(jī)引腳圖如下圖3-2所示：圖3-2 STC89C52單片機(jī)引腳圖3.2.2 STC89C52主要性能參數(shù)單片機(jī)的主要性能參數(shù)如下表3.1所示：表3.1 STC89C52主要性能參數(shù)性能參數(shù)中斷源8個(gè)RAM512字節(jié)工作電壓3.85.5V通用I/O口32/36個(gè)通用異步通信口1個(gè)工作頻率范圍040MHZ定時(shí)器/計(jì)數(shù)器3個(gè)16B機(jī)器周期6個(gè)狀態(tài)周期，12個(gè)時(shí)鐘周期I/O口線32位3.2.3 STC89C52單片機(jī)引腳說明引腳說明如下表3.2所示：表3.2 STC89C52單片機(jī)引腳說明VCC：供電電壓；GND：接地；P0口：8位雙向I/O口，引腳名稱為P0.0-P0.7(39腳至32腳)

15、；P1口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，引腳名稱為P1.0-P1.7(1腳至8腳)；P2口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，引腳名稱為P2.0-P2.7(21腳至28腳)；P3口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，引腳名稱為P3.0-P3.7(10腳至17腳)；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 定時(shí)/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入；P3.5：T1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)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；RST：復(fù)位輸入；/PSEN：外部ROM的讀選通引腳。當(dāng)對(duì)外部ROM取指令時(shí)，會(huì)自動(dòng)在該腳輸入

16、一個(gè)負(fù)脈沖，其他情況均為高電平。其在每個(gè)機(jī)器周期有效兩次；/EA/VPP：單片機(jī)正常工作時(shí)，該腳為內(nèi)外ROM選擇端。當(dāng)引腳接+5V時(shí)，CPU可訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；當(dāng)引腳接地時(shí)，CPU只訪問外部程序存儲(chǔ)器；在Flash ROM編程期間，由VPP接編程電源；3.2.4 STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)STC89C52單片機(jī)結(jié)構(gòu)主要包含4個(gè)組成部分，即晶振電路、復(fù)位電路、電源電路和/EA腳電路。 STC89C52單片機(jī)最小控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖3-3所示： 圖3-3單片機(jī)最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1. 晶振電路晶振電路由一個(gè)晶振和兩個(gè)瓷片電容構(gòu)成。兩個(gè)瓷片電容相連接的那一端需接地。該電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作的時(shí)鐘信號(hào)。

17、單片機(jī)正常工作離不開晶振電路，一般晶振工作在并聯(lián)諧振狀態(tài)。具體晶振電路如下圖3-4所示：圖3-4晶振電路2. 復(fù)位電路復(fù)位就是使中央處理器（CPU）以及其他功能部件都恢復(fù)到初始狀態(tài)，并重新從初始狀態(tài)開始工作。單片機(jī)在開機(jī)時(shí)或在工作中因干擾而使程序失控或工作在一個(gè)死區(qū)的過程中需要使用復(fù)位按鈕。復(fù)位電路一般有上電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位電路三種。張?bào)阍啤⒗钍缙?單片機(jī)原理及接口技術(shù)項(xiàng)目教程J2012.8：41-43電路圖如圖3-5所示：圖3-5 STC89C52復(fù)位電路3.3 DS18B20溫度采集電路DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的一線式高精度數(shù)字式溫度傳感器。其采用單根信號(hào)線,可以傳

18、輸時(shí)鐘也能夠傳輸數(shù)據(jù),并且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的,其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、廉價(jià)、便于總線的擴(kuò)展和維護(hù)等。張?bào)阍?、李淑?單片機(jī)原理及接口技術(shù)項(xiàng)目教程J2012.8：340-3423.3.1 DS18B20引腳功能介紹表3.3 DS18B20引腳功能介紹NC空引腳,一無連接；VDD可選電源電壓,電源電壓范圍35.5V；I/O數(shù)據(jù)I/O，對(duì)于單線操作：漏極開路。當(dāng)工作在寄生電源模式時(shí)用來提供電源。DS18B20主要選用TO-92封裝或SOIC及CSP封裝形式。圖3-6所示為DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖：圖3-6 DS18B20的封裝3.3.2 DS18B20主要性能參數(shù)DS18B20的主要性能參數(shù)如下表3.4

19、所示：表3.4 DS18B20主要性能參數(shù)性能參數(shù)工作電壓3.05.5V接口方式單線接口工作溫度-55+125工作電壓3.85.5V可編程分辨率912位3.3.3 DS18B20的工作原理及時(shí)序64位ROM的結(jié)構(gòu)如圖3-7所示，開始一部分的8位是工廠代碼；中間一部分的是每個(gè)器件唯一的48位序列號(hào)；最后一部分的是8位CRC檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè)DS18B20為什么可采用單線進(jìn)行通信的原故。圖3-7 64位ROM示意圖LSB按鍵輸入電路LSBMSB48位序列號(hào)8位檢驗(yàn)CRC8位工廠代碼（10H）在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（CRC）。主機(jī)根據(jù)ROM的前56位來計(jì)算CRC值，并與存

20、入DS18B20的CRC值作比較，以判斷主機(jī)收到的ROM數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確。表3.5 DS18B20主要編程指令：Read ROM（讀ROM）33H：這條命令允許總線控制讀到溫度采集器64位ROM。當(dāng)總線上只有一個(gè)DS18B20的時(shí)候才可以使用此條指令。Match ROM（指定匹配芯片）55H：這條指令后面跟著由控制器發(fā)出了64位序列號(hào)，當(dāng)總線上有多個(gè)DS18B20時(shí)，只有當(dāng)其與控制發(fā)出的序列號(hào)相同的芯片時(shí)才能做出反應(yīng)，其它芯片要等待下一次復(fù)位。Skip ROM（跳躍ROM指令）CCH：單總線時(shí)，選用此指令可以節(jié)省時(shí)間。在多芯片掛接時(shí)不能使用此指令。Alarm Search（報(bào)警芯片搜索）ECH這條

21、指令在多芯片掛接的時(shí)，報(bào)警芯片搜索指令只對(duì)吻合溫度高于TH或小于TL報(bào)警條件的芯片進(jìn)行報(bào)警。直到重新測得溫度達(dá)不到報(bào)警條件停止。如圖3-8所示，本設(shè)計(jì)是采用單獨(dú)電源供電方式。 圖3-8 DS18B20的工作電路3.4 數(shù)碼管顯示電路本系統(tǒng)的顯示模塊主要由一個(gè)4位一體的7段LED數(shù)碼管構(gòu)成?？梢燥@示感測到的溫度和當(dāng)前風(fēng)扇的檔位。它是一個(gè)共陰極的數(shù)碼管，每一位數(shù)碼管的a,b,c,d,e,f,g和dp端都各自連接在一起，用于接收單片機(jī)的P0口產(chǎn)生的顯示段碼。S1，S2，S3，S4引腳端為其位選端，用于接收單片機(jī)的P2口產(chǎn)生的位選碼。具體原理圖如圖3-9所示圖3-9 數(shù)碼管顯示電路當(dāng)一個(gè)共陰極數(shù)碼管接

22、至單片機(jī)的電路，它顯示的每一個(gè)字符都有其對(duì)應(yīng)的段碼，下表3.6便是字形與段選碼的關(guān)系：表3.6 7段LED的段選碼表顯示字符共陰極段碼顯示字符共陰極段碼03fH87fH106H96fH25bHA77H34fHB7fH466HC39H56dHD3fH67dHE79H707HF71H3.5 風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)采用的是兩個(gè)三極管直接與風(fēng)扇連接，因?yàn)槿龢O管具有放大性，所以可以通過三級(jí)管來放大信號(hào)，然后直接傳輸?shù)斤L(fēng)扇，下圖3-10就是該模塊電路： 圖3-10 風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)模塊 圖3-11 三極管引腳介紹 三極管是一個(gè)電流放大器，具有三個(gè)電極，如圖3-11所示，分別叫做集電極C，基極B，發(fā)射極E。3.6

23、按鍵模塊單片機(jī)的鍵盤有兩種主要類型，分別是獨(dú)立式的鍵盤和矩陣式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一個(gè)輸入/輸出端口。按下一個(gè)按鈕，不會(huì)影響其他的輸入/輸出接口。而矩陣式鍵盤與獨(dú)立式的恰恰相反，它的每條水平線和垂直線在交叉處是通過一個(gè)按鍵連接。通過分析很顯然獨(dú)立式鍵盤接法更適合該設(shè)計(jì)。獨(dú)立式鍵盤是根據(jù)對(duì)I/O口的高低電平進(jìn)行判斷按鍵的狀態(tài)。這種按鍵方法一般采用查詢式結(jié)構(gòu)。依次對(duì)每個(gè)I/O口查詢，一旦檢測到某個(gè)接口輸入為低電平。即可確認(rèn)該口對(duì)應(yīng)的按鍵已按下，隨后傳送到該鍵的處理程序。張?bào)阍?、李淑?單片機(jī)原理及接口技術(shù)項(xiàng)目教程J2012.8：265-266硬件電路如圖3-12所示：圖3-12 按鍵模

24、塊電路圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序流程圖對(duì)于本設(shè)計(jì)溫控風(fēng)扇，如果要實(shí)現(xiàn)它的理想功能：根據(jù)實(shí)時(shí)環(huán)境溫度來控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，就必須在運(yùn)作時(shí)進(jìn)行不斷地進(jìn)行程序判斷，當(dāng)超過設(shè)定溫度值的上下限時(shí)，相應(yīng)的子程序會(huì)及時(shí)控制風(fēng)扇，實(shí)時(shí)的切換關(guān)閉、弱風(fēng)、大風(fēng)三個(gè)狀態(tài)。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。主程序流程圖如圖4-1所示：開始程序初始化調(diào)用DS18B20初始化函數(shù)調(diào)用DS18B20溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)調(diào)用溫度讀取函數(shù)調(diào)用按鍵掃描函數(shù)調(diào)用數(shù)碼管顯示函數(shù)調(diào)用溫度處理函數(shù)調(diào)用風(fēng)扇控制函數(shù)結(jié)束圖4-1 主程序流程圖4.2 DS18B20子程序流程圖DS18B20的每一步操作都要按照它的工作時(shí)序執(zhí)

25、行。即首先要對(duì)元件復(fù)位，再進(jìn)行ROM命令，最后才能對(duì)存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)操作。如主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程就必須遵循這一規(guī)則，具體流程圖如下圖4-2所示：圖4-2 DS18B20程序流程圖4.3 按鍵子程序流程圖本模塊硬件設(shè)計(jì)上主要通過3個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)，軟件上由按鍵掃描子程序KEYSCAN子程序?qū)崿F(xiàn)。按一下板子上的K1鍵即可進(jìn)入系統(tǒng)上限溫度設(shè)置，此時(shí)按“加”鍵K2，則上限溫度+1，同理按K3便是上限溫度1；若要設(shè)置下限溫度只要再按一下K1鍵即可，同樣也可以通過K2，K3鍵進(jìn)行設(shè)置下限的溫度值。具體按鍵程序流程圖如圖4-3所示：設(shè)置按鍵按下NYYN結(jié)束修改設(shè)置的閥值判斷加、減鍵是否按下設(shè)置上

26、限設(shè)置下限退出設(shè)置判斷當(dāng)前設(shè)置模式判斷設(shè)置鍵是否按下延時(shí)去抖圖4-3 按鍵程序流程圖4.4 數(shù)碼管顯示子程序流程圖數(shù)碼管顯示程序采用動(dòng)態(tài)掃描的方式。顯示程序可以將溫度采集器采集到的溫度值轉(zhuǎn)換成7段LED的段選碼，最后通過數(shù)碼管顯示出來。按位選信號(hào)，段選信號(hào)，延時(shí)的順序進(jìn)行。具體流程圖如圖4-4所示：第一位送位選給低結(jié)束延時(shí)10ms顯示第四位送形第四位送位選給低延時(shí)10ms顯示第三位送形第三位送位選給低延時(shí)10ms顯示第二位送形第二位送位選給低第一位送形延時(shí)10ms顯示 圖4-4 數(shù)碼管顯示程序流程圖5 系統(tǒng)調(diào)試5.1 系統(tǒng)功能5.1.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)根據(jù)環(huán)境溫度智能控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的

27、功能，具體為：當(dāng)環(huán)境溫度小于預(yù)設(shè)溫度值的MIN下限時(shí)，風(fēng)扇不轉(zhuǎn)動(dòng)或者從開始轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)下停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)環(huán)境溫度在預(yù)設(shè)溫度值上下限區(qū)間中時(shí)，風(fēng)扇以一半的速度轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)環(huán)境溫度大于預(yù)設(shè)溫度值的MAX上限，此時(shí)風(fēng)扇全速轉(zhuǎn)動(dòng)。全程無需人工手動(dòng)調(diào)速，智能自動(dòng)化。5.1.2 系統(tǒng)功能分析系統(tǒng)整體上主要由四大模塊組成，分別是按鍵模塊、數(shù)碼管顯示模塊、溫度感測模塊、直流風(fēng)扇模塊。在本設(shè)計(jì)中，很明顯溫度感測模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心，因?yàn)橹挥懈袦y到當(dāng)前的環(huán)境溫度，才能通過單片機(jī)將當(dāng)前溫度與系統(tǒng)預(yù)設(shè)值相比較，最后再用單片機(jī)調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速；其次是直流風(fēng)扇模塊，該部分是通過兩個(gè)三極管組成的復(fù)合管來放大信號(hào)，然后再根據(jù)不同的PWM

28、信號(hào)控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速；最后則是數(shù)碼管顯示模塊，動(dòng)態(tài)掃描結(jié)合DS18B20感測實(shí)時(shí)環(huán)境溫度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境溫度和檔位的及時(shí)連續(xù)顯示。5.2 軟硬件調(diào)試5.2.1 系統(tǒng)硬件實(shí)物介紹系統(tǒng)主要由STC89C52單片機(jī)、溫度傳感器DS18B20、LED共陰數(shù)碼管、三極管驅(qū)動(dòng)電路及一些其他外圍器件電阻、電容、晶振、USB電源、按鍵、開關(guān)和風(fēng)扇組成。系統(tǒng)總體實(shí)物圖如下圖5-1所示：圖5-1 總體實(shí)物圖5.2.2 按鍵顯示部分的調(diào)試按鍵部分如下圖5-2所示：本系統(tǒng)一共有4個(gè)按鍵，右下角有三個(gè)實(shí)體按鍵，最左邊一個(gè)即為設(shè)置鍵K1，中間一個(gè)是“加”鍵K2，最右邊一個(gè)則是“減”鍵K3。位于單片機(jī)左上角的是一個(gè)電源鍵，也相

29、當(dāng)于復(fù)位鍵。按一下板子上的K1鍵即可進(jìn)入系統(tǒng)上限溫度設(shè)置，此時(shí)按“加”鍵K2，則上限溫度+1，同理按K3便是上限溫度1；若要設(shè)置下限溫度只要再按一下K1鍵即可，同樣也可以通過K2，K3鍵進(jìn)行設(shè)置下限的溫度值。當(dāng)接通電源后，按一下電源鍵，則為通電狀態(tài)。在系統(tǒng)工作過程中按電源鍵相當(dāng)于復(fù)位，所有數(shù)據(jù)恢復(fù)到初始值。數(shù)碼管顯示部分由4個(gè)共陰極LED數(shù)碼組成。可顯示實(shí)時(shí)溫度和風(fēng)扇檔位。實(shí)物圖如下面5-3所示： 圖5-2 按鍵部分實(shí)物圖 圖5-3 數(shù)碼管部分實(shí)物圖5.2.3 溫度傳感器DS18B20溫度采集部分調(diào)試由于數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20的高度集成化，極大的簡便了軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試，編程時(shí)指定了

30、P1.6口為數(shù)字溫度輸入口，并通過編程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)時(shí)環(huán)境溫度的不間斷性檢測，但由于硬件LED個(gè)數(shù)的限制，只能顯示預(yù)設(shè)溫度的整數(shù)位。圖5-4為溫度傳感器DS18B20實(shí)物圖。為了檢測傳感器DS18B20的實(shí)際效果以及它的敏感度，可以直接用手捏著溫度傳感器，如果數(shù)碼管上的溫度值有變化，則能確定該傳感器沒有問題，可以使用。下面兩幅圖就是檢測的實(shí)際效果圖。圖5-5為開機(jī)后初始環(huán)境溫度26，圖5-6為用手捏住之后的溫度30。從圖中可以分析得該電路及傳感器都沒有損壞，且DS18B20敏感度極強(qiáng)。 圖5-4 DS18B20實(shí)物圖 圖5-5初始溫度26 圖5-6測試后溫度305.2.4 風(fēng)扇調(diào)速電路部分調(diào)試在

31、該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通過三極管的放大作用直接來驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過編程，可以根據(jù)不同的環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)輸出不同的PWM波，因?yàn)椴煌腜WM波會(huì)產(chǎn)生不同的占空比，進(jìn)而利用不同的占空比來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在這個(gè)系統(tǒng)中，風(fēng)扇電機(jī)有兩種不同的轉(zhuǎn)速。通過DS18B20檢測的溫度與預(yù)設(shè)溫度值的比較，來實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的變換。下面進(jìn)行調(diào)試風(fēng)扇，如圖5-7所示，當(dāng)環(huán)境溫度MAX時(shí)，這時(shí)數(shù)碼管上顯示2，風(fēng)扇會(huì)全速轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖5-7環(huán)境溫度MAX結(jié) 論本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)以單片機(jī)STC89C52為控制核心，用溫度傳感器DS18B20采集實(shí)時(shí)環(huán)境溫度，最終可實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速隨著環(huán)境溫度的變化而改變，并還可以通過LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前的環(huán)境溫度和風(fēng)扇檔位，完成了基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇