4.2 用Keil C51 编写程序 .................................................................................. 18 第五章 系统调试 ........................................................................................................ 26
5.1 软件调试 ........................................................................................................ 26
5.1.1 按键显示部分的调试 .......................................................................... 26 5.1.2 传感器DS18B20温度采集部分调试 ................................................ 26 5.1.3 电动机调速电路部分调试 .................................................................. 27 5.2 硬件调试 ........................................................................................................ 27
5.2.1 按键显示部分的调试 .......................................................................... 27 5.2.2 传感器DS18B20温度采集部分调试 ................................................ 27 5.2.3 电动机调速电路部分调试 .................................................................. 28 5.3 系统功能 ........................................................................................................ 28
5.3.1 系统实现的功能 .................................................................................. 28 5.3.2 系统功能分析 ...................................................................................... 28
第六章 结束语 .......................................................................................................... 309 参考文献 ...................................................................................................................... 31
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第一章 前 言
在现代的生活和生产中，电风扇被广泛的使用，发挥着举足轻重的作用，如夏天人们使用的散热风扇、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。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，温度控制风扇越来越受到重视并被广泛的应用。在先阶段，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极调速，当环境温度升高到到一定时能自动启动风扇，并随着环境温度的升高自动加快风扇的转速，当环境温度降到一定时能自动停止风扇的转动，实现智能控制。
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。同时使系统检测到的环境温度以及系统预设的温度动态显示在LCD1602液晶显示屏上。根据系统检测到的环境温度与系统预设温度的比较，实现风扇电机的自动启动与停止以及转速的自动调节。
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第二章 整体方案设计
2.1 系统整体的设计
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LCD1602液晶显示屏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的大小，一个提高预设温度，另一个降低预设温度。系统结构框图如图2-1所示。
温度显示 DS18B20 独立按键 AT89C52 PWM驱动电路 直流电机 复位 晶振
图2-1 系统构成框图
2.2方案论证
本设计需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动和停止以及转速的自动调节，需要比较高的温度变化分辨率以及稳定
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可靠的换挡停机控制部件。 2.2.1 温度传感器的选择
在本设计中，温度传感器的选择有一下两种方案：
方案一：使用数字式的DS18B20集成温度传感器作为温度检测的核心元件，由其检测并直接输出数字信号给单片机进行处理。
方案二：使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。
对于方案二，采用热敏电阻作为温度检测元件，有价格便宜，元件容易购的优点，但是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，其自身对温度的变化存在较大的误差，虽然可以通过一定电路来修正，但这个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。
对于方案一，由于数字式集成温度传感器DS18B20的高度集成化，大大降低了外界放大转换等电路的误差因数，温度误差变的很小，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，简化了系统程序的设计，又由于该温度传感器采用先进的单总线技术，与单片机的接口变的非常简洁，抗干扰能力强，因此该方案适用于本系统。 2.2.2 控制核心的选择
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，单片机价格便宜，适合本设计系统。
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2.2.3 温度显示器件的选择
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，因而这种方式得到了广泛的应用。但不足的地方是它采用动态扫描显示方式，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，因此只要扫描频率设置得到即可采用该方案。
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，从简单实用的角度考虑，本系统采用方案一。 2.2.4 调速方式的选择
方案一：采用单片机软件编程实现PWM（脉冲宽度调制）调速方法。PWM的英文全称是：Pulse Width Modulation的缩写，它是按一定的规律改变脉冲序列的脉冲宽度，一调节输出量和波形的一种调节方式，在PWM驱动控制的调节系统中，最常用的是以矩形波PWM信号，早控制时需要调节PWM波的占空比。占空比是指高电平持续时间在一个周期时间内的百分比。在控制电机转速时，占空比越大，转速就越快，若全为高电平，占空比为100%时，转速达到最大。用单片机I/O口输出PWM信号时，有如下三种方法：
（1）利用软件延时。当高电平延时时间到时，对I/O电平取反，使其变成低电平，然后再延时一定时间；当低电平延时时间到时，再对I/O电平取反，使其变成高电平，如此循环即可得到PWM信号。在本设计中采用了此方法。
（2）利用定时器。控制方法与（1）相同，只是在该方法中利用单片机的定时器来定时进行高低电平的转变，而不是用软件延时。但是此方法编程相对复杂。
（3）利用单片机自带的PWM控制器。在STC12系列单片机中自身带有PWM控制器，但本系统所应用到的AT89C52单片机无此功能。
对于方案一，该方案能够直接实现对直流电机的无极调速，速度变化灵敏，
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