【正文】 ,電風扇將自動關閉 ,當高于此溫度時 ,電風扇又將重新啟動。如果要低噪音，則要減小風扇轉速，又會引起電子設備溫度上升，不能兩全其美。它使風扇根據環(huán)境溫度的變化實現自動啟停，使風扇轉速隨著環(huán)境溫度的變化而變化，實現了風扇的智能控制。 在現代社會中，風扇被廣泛的應用，發(fā)揮著舉足輕重的作用，如夏天人們用的散熱風扇、 工業(yè)生產中大型機械中的散熱風扇以及現在筆記本電腦上廣泛使用的智能 CPU風扇等。 關鍵詞 ： 單片機、 DS18B智能、風 扇 ABSTRACT Temperature control fan is widely used in the modern society of production and People39。根據檢測到的溫度與系統(tǒng)設定的溫度的比較實現風扇電機的自動啟動和停止，并能根溫度的變化自動改變風扇電機的轉速，同時用 LED 八段數碼管顯示檢測到的溫度與設定的溫度。本文設計了基于單片機的溫控風扇系統(tǒng)，采用單片機作為控制器，利用溫度傳感器DS18B20 作為溫度采集元件，并根據采集到的溫度，通過一個達林頓反向驅動器ULN2803 驅動風扇電機。該設計具有較高的應用價值，適用于依靠電風扇散熱來降溫的任一控制系統(tǒng)中。可以好不夸張的說，電子技術的應用無處不在，電子技術正在不斷地改變我們的生活，改變我們的世界。 隨著單片機在各個領域的廣泛應用，許多用單片機作控制的溫度控制系統(tǒng)也應運而生，如基于單片機的溫控風扇系統(tǒng)。要使電子產品保持較低的溫度，必須用大功率、高轉速、大風量的風扇，而風扇的噪音與其功率成正比。這次設計是以 MC51 單片機為核心，通 過溫度傳感器對周圍環(huán)境溫度進行采集，從而建立一個控制系統(tǒng)，使風扇的轉速隨著溫度的變化而自動換擋，實現 “ 溫度高，風力大；溫度低，風力小 ” 的性能。其中預設溫度值只能為整數形式，檢測到的當前環(huán)境溫度可精確到小數點后一位。 方案二：采用熱電偶作為感測溫度的核心元件，配合橋式電路，運算放大電路和AD 轉換電路，將溫度變化信號送入單片機處理。 對于方案二，采用熱電偶和橋式測量電路，相對于熱敏電阻對溫度的敏感性和器件的非線性誤差都有較大提高，其測量范圍也非常寬，從 50 攝氏度到 1600 攝氏度均可測量。所以選擇本方案。以軟件編程的方法進行溫度判斷，并在端口輸出控制信號。并且通過程序判斷溫度具有極高的準確度，能精確把握環(huán)境溫度的微小變化。 對于方案一，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，同時溫度顯示程序的編寫也相對簡單，因而這種顯示方式得到了廣泛應用。 鍵盤電路的選擇 方案一：獨立式鍵盤 ，最簡單的鍵盤為獨立式鍵盤，每個鍵對應 I/O 端口的一位，沒有鍵閉合時， I/O 端口各位均處于高電平。 方案二：矩陣式鍵盤，當系統(tǒng)所需按鍵較多時，為了減少鍵盤電路占用的 I/O 引腳數目，一般采用矩陣式電路。行線通過上拉電阻接到 +5v 上。由于矩陣鍵盤中行、列線為多鍵共用，各 按鍵均影響該鍵所在行和列的電平。 對于方案二， I/O 口的數量較多，適合較復雜的電路，所以不采用方案二。占空比是指高電平持續(xù)時間在一個周期時間內的百分比。在本設計中應用了此方法。 3． 利用單片機自帶的 PWM 控制器。綜合考慮選用方案二。 適用于各種狹小空間設備數字測溫和控制領域?！?；可檢測溫度分辨率為 9~12位，對應的可分辨溫度分別為 ℃ ， ℃ ， ℃ 和 ℃ ，可實現高精度測溫；它單線接口的獨特性，使它與微處理器連接時僅需一條端口線即可實現與微處理器的雙向通信；支持多點組網功能，即多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現組網多點測溫的功能；工作電壓范圍寬，其范圍在 ~[3]。部分溫度值與 DS18B20 輸出的數字量對照表如下圖表 31 所示： 表 31 部分溫度值與 DS18B20 輸出的數字量對照表 DS18B20 寄存器的存儲器及格式 DS18B20 溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存 RAM和一個非易失性的可電擦除的 E2RAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、 TL和結構寄存器。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。 3． 在 DS18B20 測溫程序設計中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉換時總要等待 DS18B20的返回信號，一旦某個 DS18B20 接觸不好或短線，當程序讀該 DS18B20 時，將沒有返大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 7 回信號，程序進入死循環(huán)。 ULN2803 在使用時接口簡單，操作方便，可為電機提供較大的驅動電流，它實際上是一個集成芯片，單塊芯片可同時驅動 8 個電機。本系統(tǒng)選用的電機為 12V 直流無刷電機，可用 ULN2803 來驅動。共陰極結構把 8 個發(fā)光二極管陰極連在一起，共陽極結構把 8 個發(fā)光二極管陽極連在一起。字形與段選碼的關系見表 32 所示。這 8 條引腳共有兩種不同的功能，分別使用于兩種不同的情況。它也可作為通用的 I/O 口使用，與 P0 口一樣用于傳送用戶的輸入輸出數據，所不同的是它片內含上拉電阻而 P0 口沒有，故 P0 口在做該用途時需外接上拉電阻而 P1 口則無需。 P3 口： P3 口引腳是 8 個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，當 P3 口寫入 1 后，它們被內部上拉為高電平。在不訪問片外存儲器時，單片機自動在 ALE/ 線上輸出頻率為 1/6 晶振頻率的脈沖序列。 VPP：允許訪問片外存儲器 /編程電源線，當保持低電平時，則在此期間允許使用片外程序存儲器，不管是否有內部程序存儲器。 大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 11 第四章 總體硬件設計 系統(tǒng)結構框圖 系統(tǒng)結構框圖如下圖 41 所示 圖 41 系統(tǒng)構成框圖 在本設計中，電源部分由外接電源直接提供，所以沒有設計電源模塊，復位系統(tǒng)電路是由 1 個按鍵， 1 個電容和 2 個電阻組成；時鐘振蕩電路是由 1 個晶震和 2 個電容組成；鍵盤控制電路是由 2 按鍵組成獨立鍵盤連接到單片機上完成按鍵功能；狀態(tài)顯示以及 LED 顯示 電路，由 3 個發(fā)光二極管和 3 個共陽極 7 段數碼管以及電阻組成，用以完成設計中的狀態(tài)顯示功能和 LED 顯示功能；控制電路是由 PWM 控制，用達林頓反向驅動器 ULN2803 控制風扇直流電機，主控制器采用單片機 AT89C52 單片機。如果計數器計數到 0 時，高 溫度系數振蕩周期還未結束，則表示測量的溫度值高于 55℃ ，被預置在 55℃ 的溫度寄存器中的值就增加 1℃ ，然后這個過程不斷重復，直到高溫度系數振蕩周期結束為止。只須將 DS18B20 信號線與單片機 1 位 I/O 線相連，且單片機的 1 位 I/O 線可掛 接多個 DS18B20，就可實現單點或多點溫度檢測 [7]。 鍵盤接線圖如圖 如 43 所示 ： 大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 13 圖 43 鍵盤接線圖 溫度顯示與控制模塊 本設計制作中選用 5 位共陰極數碼管作為顯示模塊 。 溫度顯示 LED 和單片機硬件的接口如圖 44 所示 ： 大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 14 圖 44 數碼顯示接線圖 風扇電機驅動與調速電路 本設計中由單片機的 I/O 口輸出 PWM脈沖，通過一個達林頓反向驅動器 ULN2803驅動 12V 直流無刷風扇電機以及實現風扇電機速度的調節(jié)。 風扇電機接線圖如下圖 45 所示： 大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 15 圖 45 風扇電機驅動與調速電 系統(tǒng)選用的風扇電機為 12V直流 無刷電機，單達林頓反向驅動器 ULN2803輸入 TTL信號為 5V 或 CMOS 信號為 6~15V 時，輸出的最大電壓為 50V，最大電流為 500mA，工作溫度范圍為 0~70℃ 。本設計中開關復位與晶振電路如下圖所示，當按下按鍵開關 S1 時，系統(tǒng)復位一次。 主程序流程圖如圖 51 所示 ： 圖 51 主程序流程圖 用 Keil C51 編寫程序 Keil C51 是美國 Keil Software 公司開發(fā)的 51 系列兼容單片機 C 語言的 軟件開發(fā)系統(tǒng)，與單片機匯編語言相比， C 語言在不僅語句簡單靈活，而且編寫的函數模塊可移植性強 [9]，因而易學易用，效率高。 Keil C51 的 使用界面如圖 53 所示： 圖 53 Keil C51 的使用界面 大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 19 第六章 用 Proteus 進行仿真 Proteus 簡介 Proteus 軟件是來自英國 Labcenter electronics 公司的 EDA 工具軟件。其內部元件庫含有豐富的元件，支持總線結構以及智能化的連線功能；支持主流 CPU（如 ARM、 8051/5 AVR）及其通用外設模型的實時仿真等，為單片機的開發(fā)應用等帶來極大的便利。 大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 20 把溫度傳感器 DS18B20 溫度設置為 攝氏度，用鍵盤 S2 調節(jié)系統(tǒng)預設的溫度為 22 攝氏度。 大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 21 圖 63 Proteus 仿真效果圖二 DS18B20 溫度設置為 攝氏度，用鍵盤 S2 調節(jié)系統(tǒng)預設的溫度為 22 攝氏度。當環(huán)境溫度低于系統(tǒng)預設的溫度時，風扇自動停止運轉，實現了系統(tǒng)所設計的功能。 本次設計的系統(tǒng)以單片機為控制核心，以溫度傳感器 DS18B20 檢測環(huán)境溫度，實現了根據環(huán)境溫度變化調節(jié)不同的風扇電機轉速，在一定范圍能能實現轉速的連續(xù)調節(jié)， LED 數碼管能連續(xù)穩(wěn)定的顯示環(huán)境溫度和設置溫度，并能通過兩個獨立按鍵調節(jié)不同的設置溫度，從而改變環(huán)境溫度與設置溫度的差值，進而改變電機轉速。操作 界面可擴展性強，只要稍加改變，即可增加其他按鍵的使用功能。這次設計是通過查找翻閱有關理論資料和技術手冊，進行大膽的理論與實踐相結合，使我懂得了如何把書本上知識總結起來去應用于實踐，學到了研究、開發(fā)，設計單片微型計算機對工業(yè)過程控制的一套完整的方法，受益很大。在此我也要感謝我的同學們，正是和他們四年的朝夕相處，一起上課一起討論問題，讓我逐漸完善了對問題的思考認識，從而更好地規(guī)劃自己的學業(yè)和生活。 sbit key1=P1^3。 uint y3。 uchar dispbitcode[]={ //位選 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7, 0xef,0xdf,0xbf,0x7f}。 dispbuf[1]=a1。 大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 29 P2=0xff。 P2=0xff。 P2=0xff。 P2=0xff。 P2=0xff。 } void dmsec(uint count) { uint i。 Delay(90)。 while(~DQ)。 DQ=0。 i++。 return(dat)。i=8。 } void tmwbyte(uchar dat) //寫一個比特 { uint i。j=8。 // 從低位開始 if(testb) // Write 1 { DQ=0。 Delay(4)。 i++。 tmpre()。 // 轉換 } uchar tmrtemp(void) //讀取溫度 { uchar a,b。 tmwbyte(0xcc)。 // MSB 高 8 位 y3=b。 y3=ff*10+。 if(sheding==100) sheding=20。 if(sheding==0) sheding=20。 } else if((tmpsheding)amp。 } else if((tmp(sheding+5))amp。 } else if((tmp(sheding+10))amp。 } 大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 34 else { gaonum=4。qdinum。i0。q++) { dianji=1。i) { digitalshow(shi,ge,xiaoshu,sheding/10,sheding%10)。 dmsec(450)。 // 讀取溫度 shi=last/100。 dmsec(