【正文】 基于單片機(jī)溫控電風(fēng)扇畢業(yè)論文目 錄第一章 前 言 1第二章 整體方案設(shè)計(jì) 2 系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì) 2 2 溫度傳感器的選擇 3 控制核心的選擇 3 溫度顯示器件的選擇 4 調(diào)速方式的選擇 4第三章 各單元模塊的硬件設(shè)計(jì) 6 系統(tǒng)器件簡介 6 DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器簡介 6 達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803簡介 6 AT89C52單片機(jī)簡介 7 LED數(shù)碼管簡介 9 10 開關(guān)復(fù)位與晶振電路 10 獨(dú)立按鍵連接電路 11 數(shù)碼管顯示電路 12 溫度采集電路 13 風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)與調(diào)速電路 14 電路總圖 15第四章 軟件設(shè)計(jì) 17 程序設(shè)置 17 主要程序代碼 18 用Keil C51 編寫程序 20 用Proteus進(jìn)行仿真 21 Proteus簡介 21 本設(shè)計(jì)基于Proteus的仿真 22第五章 系統(tǒng)調(diào)試 26 軟件調(diào)試 26 按鍵顯示部分的調(diào)試 26 傳感器DS18B20溫度采集部分調(diào)試 26 電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路部分調(diào)試 27 硬件調(diào)試 27 按鍵顯示部分的調(diào)試 27 傳感器DS18B20溫度采集部分調(diào)試 27 電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路部分調(diào)試 28 系統(tǒng)功能 28 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 28 系統(tǒng)功能分析 28第六章 結(jié)束語 30參考文獻(xiàn) 31附 錄 32致 謝 34第一章 前 言在現(xiàn)代的生活和生產(chǎn)中，電風(fēng)扇被廣泛的使用，發(fā)揮著舉足輕重的作用，如夏天人們使用的散熱風(fēng)扇、工業(yè)生產(chǎn)中大型機(jī)械中的散熱風(fēng)扇以及現(xiàn)在筆記本電腦上廣泛使用的智能CPU風(fēng)扇等。而隨著溫度控制技術(shù)的發(fā)展，為了降低風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪音以及節(jié)省能源等，溫度控制風(fēng)扇越來越受到重視并被廣泛的應(yīng)用。在先階段，溫控風(fēng)扇的設(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)無極調(diào)速，當(dāng)環(huán)境溫度升高到到一定時(shí)能自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇，并隨著環(huán)境溫度的升高自動(dòng)加快風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，當(dāng)環(huán)境溫度降到一定時(shí)能自動(dòng)停止風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)智能控制。本文設(shè)計(jì)了由ATMEL公司的8052系列單片機(jī)AT89C52作為控制器，采用DALLAS公司的溫度傳感器DS18B20作為溫度采集元件，并通過一個(gè)達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)使系統(tǒng)檢測(cè)到的環(huán)境溫度以及系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度動(dòng)態(tài)顯示在LED數(shù)碼管上。根據(jù)系統(tǒng)檢測(cè)到的環(huán)境溫度與系統(tǒng)預(yù)設(shè)溫度的比較，實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)與停止以及轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)。1第二章 整體方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的整體思路是：利用溫度傳感器DS18B20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)AT89C52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。其中預(yù)設(shè)溫度值只能為整數(shù)形式，檢測(cè)到的當(dāng)前環(huán)境溫度可精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。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)溫度的大小，一個(gè)提高預(yù)設(shè)溫度，另一個(gè)降低預(yù)設(shè)溫度。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖21所示。AT89C52溫度顯示DS18B20復(fù)位晶振獨(dú)立按鍵PWM驅(qū)動(dòng)電路直流電機(jī)圖21 系統(tǒng)構(gòu)成框圖本設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇直流電機(jī)的溫度控制，使風(fēng)扇電機(jī)能根據(jù)環(huán)境溫度的變化自動(dòng)啟動(dòng)和停止以及轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)，需要比較高的溫度變化分辨率以及穩(wěn)定可靠的換擋停機(jī)控制部件。 溫度傳感器的選擇在本設(shè)計(jì)中，溫度傳感器的選擇有一下兩種方案：方案一：使用數(shù)字式的DS18B20集成溫度傳感器作為溫度檢測(cè)的核心元件，由其檢測(cè)并直接輸出數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)進(jìn)行處理。方案二：使用熱敏電阻作為檢測(cè)溫度的核心元件，并通過運(yùn)算放大器放大，由于熱敏電阻會(huì)隨溫度變化而變化，進(jìn)而產(chǎn)生輸出電壓變化的微弱電壓變化信號(hào)，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809將微弱電壓變化信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)處理。對(duì)于方案二，采用熱敏電阻作為溫度檢測(cè)元件，有價(jià)格便宜，元件容易購的優(yōu)點(diǎn)，但是熱敏電阻對(duì)溫度的細(xì)微變化不太敏感，在信號(hào)采集、放大以及轉(zhuǎn)換的過程中還會(huì)產(chǎn)生失真和誤差，并且由于熱敏電阻的RT關(guān)系的非線性，其自身對(duì)溫度的變化存在較大的誤差，雖然可以通過一定電路來修正，但這個(gè)不僅將使電路變得更加復(fù)雜，而且在人體所處環(huán)境溫度變化過程中難以檢測(cè)到小的溫度變化。故該方案不適合本系統(tǒng)。對(duì)于方案一，由于數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20的高度集成化，大大降低了外界放大轉(zhuǎn)換等電路的誤差因數(shù)，溫度誤差變的很小，并且由于其檢測(cè)溫度的原理與熱敏電阻檢測(cè)的原理有著本質(zhì)的不同，使得其溫度分辨力極高。溫度值在器件內(nèi)部轉(zhuǎn)化成數(shù)字量直接輸出，簡化了系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)，又由于該溫度傳感器采用先進(jìn)的單總線技術(shù)，與單片機(jī)的接口變的非常簡潔，抗干擾能力強(qiáng)，因此該方案適用于本系統(tǒng)。 控制核心的選擇在本設(shè)計(jì)中采用AT89C52單片機(jī)作為控制核心，通過軟件編程的方法進(jìn)行溫度檢測(cè)和判斷，并在其I/O口輸出控制信號(hào)。AT89C52單片機(jī)工作電壓低，性能高，片內(nèi)含8k字節(jié)的只讀程序存儲(chǔ)器ROM和256字節(jié)的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，它兼容標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令系統(tǒng)，單片機(jī)價(jià)格便宜，適合本設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 溫度顯示器件的選擇方案一：應(yīng)用動(dòng)態(tài)掃描的方式，采用LED共陰極數(shù)碼管顯示溫度。方案二：采用LCD液晶顯示屏顯示溫度。對(duì)于方案一，該方案成本很低，顯示溫度明確醒目，即使在黑暗空間也能清楚看見，功耗極低，同時(shí)溫度顯示程序的編寫也相對(duì)簡單，因而這種方式得到了廣泛的應(yīng)用。但不足的地方是它采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，各個(gè)LED數(shù)碼管是逐個(gè)點(diǎn)亮的，因此會(huì)產(chǎn)生閃爍 ，但由于人眼的視覺暫留時(shí)間為20ms，故當(dāng)數(shù)碼管掃描周期小于這個(gè)時(shí)間時(shí)，人眼不會(huì)感覺到閃爍，因此只要掃描頻率設(shè)置得到即可采用該方案。對(duì)于方案二，液晶顯示屏具有顯示字符優(yōu)美，其不僅能顯示字符甚至圖形，這是LED數(shù)碼管無法比擬的。但是液晶顯示模塊的元件價(jià)格昂貴，顯示驅(qū)動(dòng)程序的編寫也較復(fù)雜，從簡單實(shí)用的角度考慮，本系統(tǒng)采用方案一。 調(diào)速方式的選擇方案一：采用單片機(jī)軟件編程實(shí)現(xiàn)PWM（脈沖寬度調(diào)制）調(diào)速方法。PWM的英文全稱是：Pulse Width Modulation的縮寫，它是按一定的規(guī)律改變脈沖序列的脈沖寬度，一調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)節(jié)方式，在PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，最常用的是以矩形波PWM信號(hào)，早控制時(shí)需要調(diào)節(jié)PWM波的占空比。占空比是指高電平持續(xù)時(shí)間在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)的百分比。在控制電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，占空比越大，轉(zhuǎn)速就越快，若全為高電平，占空比為100%時(shí)，轉(zhuǎn)速達(dá)到最大。用單片機(jī)I/O口輸出PWM信號(hào)時(shí)，有如下三種方法：（1）利用軟件延時(shí)。當(dāng)高電平延時(shí)時(shí)間到時(shí)，對(duì)I/O電平取反，使其變成低電平，然后再延時(shí)一定時(shí)間；當(dāng)?shù)碗娖窖訒r(shí)時(shí)間到時(shí)，再對(duì)I/O電平取反，使其變成高電平，如此循環(huán)即可得到PWM信號(hào)。在本設(shè)計(jì)中采用了此方法。（2）利用定時(shí)器。控制方法與（1）相同，只是在該方法中利用單片機(jī)的定時(shí)器來定時(shí)進(jìn)行高低電平的轉(zhuǎn)變，而不是用軟件延時(shí)。但是此方法編程相對(duì)復(fù)雜。（3）利用單片機(jī)自帶的PWM控制器。在STC12系列單片機(jī)中自身帶有PWM控制器，但本系統(tǒng)所應(yīng)用到的AT89C52單片機(jī)無此功能。對(duì)于方案一，該方案能夠直接實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的無極調(diào)速，速度變化靈敏，但是D/A轉(zhuǎn)換芯片的價(jià)格較高，與其溫控狀態(tài)下無極調(diào)速功能相比價(jià)格較高。對(duì)于方案二，相對(duì)于其他用硬件或是軟件相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速而言，采用PWM用純軟件的方法來實(shí)現(xiàn)調(diào)速過程，具有更大的靈活性，并大大降低了成本，能夠充分發(fā)揮單片機(jī)的功能，對(duì)于簡單速度控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了一種有效的途徑。綜合考慮選用方案二。33第三章 各單元模塊的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要器件包括DS18B20溫度傳感器、AT89C52單片機(jī)、五位LED共陰數(shù)碼管、風(fēng)扇直流電機(jī)，達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803。輔助元件包括電阻、電容、電源、按鍵、撥碼開關(guān)等。 系統(tǒng)器件簡介 DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器簡介DS18B20數(shù)字溫度傳感器，是采用美國DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微型處理器等優(yōu)點(diǎn)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供處理器處理。適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。DS18B20的主要特征：測(cè)量的結(jié)果直接以數(shù)字信號(hào)的形式輸出，以“一線總線”方式串行傳給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力；溫度測(cè)量范圍在55℃～+125℃之間，在10℃～+85℃時(shí)精確度為177。℃；可檢測(cè)溫度分辨率為9～12位，℃，℃，℃℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫；它單線接口的獨(dú)特性，使它與微處理器連接時(shí)僅需一條端口