【正文】 （論文） 1 1 引言 最近幾年來(lái)，因?yàn)榭照{(diào)的發(fā)展和商家的競(jìng)爭(zhēng)，空調(diào)出現(xiàn)大范圍的降價(jià)以迎合老百姓。所以電風(fēng)扇一度被認(rèn)為即將退出歷史舞臺(tái)。但事實(shí)正好相反，相關(guān)人士說(shuō)，雖然空調(diào)越來(lái)越普及，但一點(diǎn)也沒(méi)有影響電風(fēng)扇的銷(xiāo)售，近幾年需求量還不斷的增加?？偨Y(jié)為兩要點(diǎn) :風(fēng)扇和空調(diào)的工作方式不同，空調(diào)具有大范圍的制冷系統(tǒng)，但不適合全部人群，如老年兒童和孕婦及體質(zhì)較弱的人，而風(fēng)扇的風(fēng) 更 溫和更迎合大部分人。 即使空調(diào)再怎么降價(jià)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的風(fēng)扇一直保有天然的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，使用方便省電。 在科技不斷發(fā)展的今天，風(fēng)扇仍是老百姓的必需品。而市面上的傳統(tǒng) 電風(fēng)扇都是人為開(kāi)關(guān)升降檔位，風(fēng)速在僅有的三四個(gè)檔位之間變化劇烈，并且不知道室溫為多少，定時(shí)時(shí)間短。分析了市面上電風(fēng)扇的不足，為了電風(fēng) 扇更好的市場(chǎng)。所以設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的風(fēng)扇調(diào)速器。該設(shè)計(jì)將采用高度集 為一體的溫度傳感器 DS18B20，用單片機(jī) STC89C52作為 CPU，通過(guò) 3461BS 型 LED 顯示當(dāng)前環(huán)境溫度，依據(jù)用戶(hù)設(shè)定的最低工作溫度，將自動(dòng)在相應(yīng)環(huán)境溫度做出大小風(fēng)和停止運(yùn)行等動(dòng)作。該設(shè)計(jì)對(duì)環(huán)境溫度 的 收集精準(zhǔn)度高，電風(fēng)扇做出的反應(yīng)迅速正確。 福建農(nóng)林大學(xué)東方學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 2 系統(tǒng)功能 該設(shè)計(jì)以 STC89C51 單 片機(jī)作為 CPU，外界的環(huán)境溫度利用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器進(jìn)行檢測(cè)。電風(fēng)扇將會(huì)對(duì)環(huán)境溫度的升高和降低自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速檔位。做到溫度低風(fēng)力小，溫度高風(fēng)力大的功能。再通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)及一定范圍內(nèi)最低工作溫度設(shè)定，實(shí)現(xiàn)達(dá)到或者高于這一設(shè)定溫度開(kāi)啟風(fēng)扇的功能。 本設(shè)計(jì)主要目標(biāo)如下： 模擬電風(fēng)扇風(fēng)速檔位從低到高 5個(gè)檔位。 依據(jù)環(huán)境溫度的升高和降低，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速改變風(fēng)速。 當(dāng)環(huán)境溫度每降低 2 攝氏度時(shí)降低一個(gè)檔位，當(dāng)環(huán)境溫度每升高 2 攝氏度時(shí)升一個(gè)檔位。 用戶(hù)可以設(shè)定電風(fēng)扇的最低工作溫度，當(dāng)環(huán)境 溫度高于所設(shè)定的最低工作溫度時(shí)，電風(fēng)扇將會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。 福建農(nóng)林大學(xué)東方學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 3 方案論證 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 圖 31 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 控制裝置原理 傳統(tǒng)電風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速只有 3個(gè)到 4個(gè)檔位設(shè)置，人們可以通過(guò)遙控或者按鍵改變電風(fēng)扇的檔位設(shè)置，也就是說(shuō)我們每次想變動(dòng)風(fēng)力輸出都需要人參與其中，這樣并不是很便利。 該設(shè)計(jì)以 STC89C52 單片機(jī)為主控芯片，運(yùn)用較成熟的無(wú)級(jí)調(diào)速技術(shù)和單片機(jī)控制技術(shù)還有溫度感應(yīng)技術(shù)，最后形成一個(gè)完整智能控制技術(shù)。我們的目標(biāo)是應(yīng)用于傳統(tǒng)的電風(fēng)扇中。我們?cè)O(shè)被控制量 為電機(jī)轉(zhuǎn)速。單片機(jī) STC89C52 依靠來(lái)自溫度傳感器 DS18B20對(duì)當(dāng)前環(huán)境溫度的監(jiān)控，再利用可控硅對(duì)電風(fēng)扇的電機(jī)馬達(dá)進(jìn)行檔位調(diào)節(jié)。這樣我們就初步完成對(duì)電風(fēng)扇自動(dòng)調(diào)速器的設(shè)計(jì)。 數(shù)字溫度傳感器 鍵盤(pán) 輸 入 單片機(jī) STC89C52 電機(jī)調(diào)速 輸出顯示 福建農(nóng)林大學(xué)東方學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 4 系統(tǒng)主要硬件電路 主控芯片 STC89C52 STC89C52 單片機(jī)簡(jiǎn)介 STC89C52 是由 STC 公司 研發(fā)和 生產(chǎn) ，是 高性能 而又 低功耗 CMOS8 位 的 微控制器，具有 8K 字節(jié)大小的 可編程 Flash 存儲(chǔ)器。 雖然 STC89C52 運(yùn)用傳統(tǒng) 的 MCS51 內(nèi)核，但 STC公司對(duì)其進(jìn)行了 改進(jìn) ， 使得 STC89C52 擁有 傳 統(tǒng) 51 單片機(jī) 所沒(méi)有 的功能 。讓 STC89C52為 大部分 嵌入式 的 控制應(yīng)用系統(tǒng) ，做出 高 機(jī)動(dòng) 、 高效方便 的解決方案。 STC89C52 單片機(jī)主要特性 （ 1） 、 4k Bytes Flash 片內(nèi) 程序存儲(chǔ)器 ； （ 2） 、 5個(gè) 中斷源 ； （ 3） 、 有 2個(gè) 16位 的 可編程 計(jì)數(shù)器 ； （ 4） 、 2個(gè)全雙工 串行 通信 口； （ 5） 、 看門(mén)狗 （ WDT）電路； （ 6） 、片內(nèi) 振蕩 器 和 時(shí)鐘電路 ； （ 7） 、與 MCS51兼容； （ 8） 、全靜態(tài)工作： 0Hz33MHz； （ 9） 、 壽命： 1000 寫(xiě) /擦循環(huán) ； （ 10） 、可編程串行通道； （ 11） 、 功率消耗低和掉電保護(hù)模式； （ 12）、 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：一般情況都在 10年左右 STC89C52 單片機(jī)引腳簡(jiǎn)單說(shuō)明 VCC： (40 引腳 )電源電壓 GND：接地 P0端口（ 3239 引腳）： 8位引腳接口，唯一一組自身沒(méi)有帶上拉電阻，接口也是雙向 I/O 口 。在作為輸出口使用的時(shí)候，每一個(gè)引腳都能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。這是其它三個(gè)端口所不能辦到的，該端口總共有 3 個(gè)功能，首先在作為外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，即可以當(dāng)做數(shù)據(jù)總線，其次又可以當(dāng)做地址總線，最后在它不擴(kuò)展的時(shí)候，還可以當(dāng)做一般的輸入輸出口使用，但使用的時(shí)候應(yīng)該在外部加上上拉電阻，才可以正常的使用，該端口主要用來(lái)接收低 8位的地址。 福建農(nóng)林大學(xué)東方學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 P1端口（ 18引腳）： P1 是唯一一 個(gè)只能做輸入輸出的 8位端口，但是其內(nèi)部帶有上拉電阻，在作為輸出的時(shí)候可以帶動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。當(dāng)端口接收到“ 1”的時(shí)候，會(huì)通過(guò)自身里面的上拉電阻把端口提升到高電平，這個(gè)時(shí)候該端口就可以作 Input接口來(lái)使用，期間如果其中的一個(gè)引腳收到外部來(lái)的信號(hào)，將電位拉低時(shí)，這個(gè)時(shí)候就會(huì)輸出一個(gè)電流，俗稱(chēng) IIL電流。 P2端口（ 2128 引腳）：和 P1端口的功能差不多，也可以做輸入輸出的 8 位端口，其內(nèi)部帶有上拉電阻，在作為輸出的時(shí)候可以帶動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路，在作為輸入端口的時(shí)候，主要用來(lái)接收高 8位的地址，但是它還 有一個(gè)獨(dú)特的功能就是當(dāng)做外部擴(kuò)充存儲(chǔ)器使用時(shí)，可以作為地址總線使用。 P3端口（ 1017 引腳）：該端口也可以作為普通的輸入輸出的 8位端口，其內(nèi)部帶有上拉電阻，同樣的在作為輸出的時(shí)候可以帶動(dòng) 4個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路，但是他還有自己獨(dú)特的功能，該功能的作用非常的強(qiáng)大，由特殊的寄存器來(lái)控制。 RST：重置功能，當(dāng)芯片工作的時(shí)候，如果該端口收到了 2 個(gè)大于或等于機(jī)器周期的高電平的時(shí)候，就會(huì)發(fā)動(dòng)該功能，特殊寄存器最高位向前進(jìn)位溢出，讓本引腳的電位變成高電位輸出。 ALE/PROG：該引腳主要是用來(lái)計(jì)時(shí)的，說(shuō)白了，也就是向 外輸出一種固定的正弦信號(hào)，可以根據(jù)固有的頻率來(lái)記錄時(shí)間，當(dāng)然也可以根據(jù)該引腳來(lái)為某個(gè)程序做個(gè)定時(shí)操作，他還有另外一種功能，就是訪問(wèn)不是自身的存儲(chǔ)器，輸出鎖存器的低八位地址。 PSEN：該引腳主要是用來(lái)管理外部存儲(chǔ)設(shè)備的，當(dāng)該引腳輸出兩個(gè)有效的機(jī)器周期時(shí)候，就會(huì)向外部的程序里取命令來(lái)執(zhí)行。 EA/VPP：該引腳主要是管理總中斷程序的，就是當(dāng)程序在中間需要執(zhí)行其他命令時(shí)，必須通過(guò)該引腳的設(shè)置才能達(dá)到目的，也就是說(shuō)該引腳決定了到底是要執(zhí)行芯片里的程序還是執(zhí)行外部的程序，需要注意的是，如果芯片里的加密位有被修改過(guò)， 當(dāng)芯片復(fù)位的時(shí)候，該端口的狀態(tài)會(huì)被記錄下來(lái)，還有要燒寫(xiě)程序的時(shí)候，該管腳上要加上額定電壓。 XTAL1 和 XTAL2 ：用到這兩個(gè)引腳的時(shí)候有 2種情況，如果這兩個(gè)管腳接的是晶體和電容的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候用的是單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)間系統(tǒng)，如果接的是外部輸入進(jìn)來(lái)信號(hào)，那么肯定是外部的時(shí)間系統(tǒng)了 本電路采用 STC89C52 作為控制的 CPU，因?yàn)槠淇墒褂玫囊_多，功耗先對(duì)較低，穩(wěn)定性較好，價(jià)格比較便宜，供應(yīng)的貨源也充足。 福建農(nóng)林大學(xué)東方學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 41 STC89C52的引腳圖 4． 2 溫度檢測(cè)和顯示電路 DS18B20 是數(shù)字式并且高度集 成化的溫度傳感器，因此高效的減少了外接放大、轉(zhuǎn)化等電路的誤差，所測(cè)的溫度也較為準(zhǔn)確。因?yàn)?DS18B20 檢測(cè)溫度的原理和熱敏電阻檢測(cè)的原理并不相同， DS18B20 器件可以直接輸出所測(cè)得的溫度在內(nèi)部轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，大大方便了系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。 零待機(jī)功耗。 溫度傳感器 DS18B20 運(yùn)用的單總線技術(shù)較為先進(jìn)，單片機(jī)的和溫度傳感器的連接變得相對(duì)簡(jiǎn)單便捷，而且擁有較強(qiáng)的抗干擾能力。 所以我選擇了 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，因其能直接將模擬溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，電路不再那么復(fù)雜，降低了出錯(cuò)率，電路運(yùn)行更加穩(wěn)定。 DS18B20 的溫度處理方法 DS18B20 由 DALLAS 公司設(shè)計(jì)的一線式數(shù)字溫度傳感器。傳統(tǒng)的熱敏電阻與其對(duì)比，DS18B20 能夠直接反應(yīng)被測(cè)溫度，同時(shí)可根據(jù)實(shí)際需要經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的編程完成 9～ 12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。由 DS18B20 讀出的信息和寫(xiě)入 DS18B20 的信息僅僅需要單線接口讀寫(xiě)便可完成。 DS18B20 可使本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，