智能温控风扇的设计
目 录
中文摘要.......................................................................................................Ⅰ 英文摘要.......................................................................................................Ⅱ 1 绪论 ......................................................................................................... 3 1.1 引言 .................................................................................................. 3 1.2 发展现状与应用领域 ..................................................................... 3 2 整体方案的设计 ..................................................................................... 5 2.1 系统整体设计 .................................................................................. 5 2.2 方案论证 .......................................................................................... 5 2.3 温度传感器的选择方案 ................................................................. 5 2.4 控制核心的选择.............................................................................. 6 2.3 显示电路的选择.............................................................................. 7 2.4 调速方式的选择.............................................................................. 7 2.5 控制执行部件的选择 ..................................................................... 8 3 主要原件的介绍 ..................................................................................... 9 3.1 温度传感器 ...................................................................................... 9
3.1.1 温度传感器的种类和选择 ........................................................................... 9 3.1.2 DS18B20的工作原理及其单片机的接口电路 .......................................... 9
3.2 单片机 ............................................................................................ 11
3.2.1 单片机的种类及选择 ................................................................................. 11 3.2.2 AT89C52 单片机简介 ............................................................................... 13 3.2.3 AT89C52的性能特点和芯片引脚图 .......................................................... 15
3.3 直流电机 ........................................................................................ 16 4 硬件设计 ............................................................................................... 19 4.1 开关复位电路 ................................................................................ 19 4.2 数码管显示电路............................................................................ 19 4.3 温度采集电路 ................................................................................ 20 4.4 风扇电机驱动与调速电路 ........................................................... 21 5 软件设计 ............................................................................................... 23 6 系统调试 ............................................................................................... 25 6.1 系统存在的不足及展望 ............................................................... 25 6.2 调试过程中遇到的故障及解决方法 ........................................... 25 结束语 ......................................................................................................... 26 致 谢 ......................................................................................................... 27
智能温控风扇的设计
参考文献 ..................................................................................................... 28 附 录1：电路总图 .................................................................................. 29 附 录2：实物图 ...................................................................................... 30 附 录3：源程序 ...................................................................................... 31 附 录4：温控风扇清单 .......................................................................... 35
智能温控风扇的设计
1 绪论
1.1 引言
生活中，我们经常会使用一些与温度有关的设备。比如，现在虽然不少城市家庭用上了空调，但在占中国大部分人口的农村地区依旧使用电风扇作为降温防暑设备，春夏（夏秋）交替时节，白天温度依旧很高，电风扇应高转速、大风量，使人感到清凉；到了晚上，气温降低，当人入睡后，应该逐步减小转速，以免使人感冒。虽然电风扇都有调节不同档位的功能，但必须要人手动换档，睡着了就无能为力了，而普遍采用的定时器关闭的做法，一方面是定时时间长短有限制，一般是一两个小时；另一方面可能在一两个小时后气温依旧没有降低很多，而风扇就关闭了，使人在睡梦中热醒而不得不起床重新打开风扇，增加定时器时间，非常麻烦，而且可能多次定时后最后一次定时时间太长，在温度降低以后风扇依旧继续吹风，使人感冒；第三方面是只有简单的到了定时时间就关闭风扇电源的单一功能，不能满足气温变化对风扇风速大小的不同要求。又比如在较大功率的电子产品散热方面，现在绝大多数都采用了风冷系统，利用风扇引起空气流动，带走热量，使电子产品不至于发热烧坏。要使电子产品保持较低的温度，必须用大功率、高转速、大风量的风扇，而风扇的噪音与其功率成正比。如果要低噪音，则要减小风扇转速，又会引起电子设备温度上升，不能两全其美。为解决上述问题，我们设计了这套温控自动风扇系统。本系统采用高精度集成温度传感器，用单片机控制，能显示实时温度，并根据使用者设定的温度自动在相应温度时作出小风、大风、停机动作，精确度高，动作准确。
1.2 发展现状与应用领域
当今社会已经完全进入了电子信息化，温度控制器在各行各业中已经得到了充分的利用。具有对温度进行实时监控的功能，以保证工业仪器，测量工具，农业种植的正常运作，它的最大特点是能实时监控周围温度的高低，并能同时控制电机运作来改变温度。它的广泛应用和普及给人们的日常生活带来了方便。
简易温度监测控制器是利用单片机系统来完成的一个小型的控制系统。现阶段运用与国内大部分家庭，系统效率越来越高，成本也越来越低。其发展趋势可以根据其性质进行相应的改进可以运用与不同场合的温度监测控制，并带来大量的经济效益。
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智能温控风扇的设计
它广泛应用于城市、农村、各种工业生产，在一定情况下亦适用于太阳能、锅炉及对温度敏感的产业的自动控制和温度报警，是实现无人值守的理想产品，市场极为广阔，需求量大。并且使用寿命长，适用范围广，安装极其容易。
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智能温控风扇的设计
2 整体方案的设计
2.1 系统整体设计
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：如图2-1所示。 温度显示 DS18B20 AT98C52 复位开关 PWM 驱动电路 图2-1 系统结构框图 直流电动机 2.2 方案论证
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。
2.3 温度传感器的选择方案
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。
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