【正文】 ,電風(fēng)扇將自動(dòng)關(guān)閉 ,當(dāng)高于此溫度時(shí) ,電風(fēng)扇又將重新啟動(dòng)。如果要低噪音，則要減小風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，又會(huì)引起電子設(shè)備溫度上升，不能兩全其美。它使風(fēng)扇根據(jù)環(huán)境溫度的變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟停，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速隨著環(huán)境溫度的變化而變化，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)扇的智能控制。 在現(xiàn)代社會(huì)中，風(fēng)扇被廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮著舉足輕重的作用，如夏天人們用的散熱風(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。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī)、 DS18B智能、風(fēng) 扇 ABSTRACT Temperature control fan is widely used in the modern society of production and People39。根據(jù)檢測(cè)到的溫度與系統(tǒng)設(shè)定的溫度的比較實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)和停止，并能根溫度的變化自動(dòng)改變風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)用 LED 八段數(shù)碼管顯示檢測(cè)到的溫度與設(shè)定的溫度。本文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇系統(tǒng)，采用單片機(jī)作為控制器，利用溫度傳感器DS18B20 作為溫度采集元件，并根據(jù)采集到的溫度，通過(guò)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)。該設(shè)計(jì)具有較高的應(yīng)用價(jià)值，適用于依靠電風(fēng)扇散熱來(lái)降溫的任一控制系統(tǒng)中。可以好不夸張的說(shuō)，電子技術(shù)的應(yīng)用無(wú)處不在，電子技術(shù)正在不斷地改變我們的生活，改變我們的世界。 隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，許多用單片機(jī)作控制的溫度控制系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生，如基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇系統(tǒng)。要使電子產(chǎn)品保持較低的溫度，必須用大功率、高轉(zhuǎn)速、大風(fēng)量的風(fēng)扇，而風(fēng)扇的噪音與其功率成正比。這次設(shè)計(jì)是以 MC51 單片機(jī)為核心，通 過(guò)溫度傳感器對(duì)周圍環(huán)境溫度進(jìn)行采集，從而建立一個(gè)控制系統(tǒng)，使風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速隨著溫度的變化而自動(dòng)換擋，實(shí)現(xiàn) “ 溫度高，風(fēng)力大；溫度低，風(fēng)力小 ” 的性能。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。 方案二：采用熱電偶作為感測(cè)溫度的核心元件，配合橋式電路，運(yùn)算放大電路和AD 轉(zhuǎn)換電路，將溫度變化信號(hào)送入單片機(jī)處理。 對(duì)于方案二，采用熱電偶和橋式測(cè)量電路，相對(duì)于熱敏電阻對(duì)溫度的敏感性和器件的非線性誤差都有較大提高，其測(cè)量范圍也非常寬，從 50 攝氏度到 1600 攝氏度均可測(cè)量。所以選擇本方案。以軟件編程的方法進(jìn)行溫度判斷，并在端口輸出控制信號(hào)。并且通過(guò)程序判斷溫度具有極高的準(zhǔn)確度，能精確把握環(huán)境溫度的微小變化。 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(jiàn)，功耗極低，同時(shí)溫度顯示程序的編寫也相對(duì)簡(jiǎn)單，因而這種顯示方式得到了廣泛應(yīng)用。 鍵盤電路的選擇 方案一：獨(dú)立式鍵盤 ，最簡(jiǎn)單的鍵盤為獨(dú)立式鍵盤，每個(gè)鍵對(duì)應(yīng) I/O 端口的一位，沒(méi)有鍵閉合時(shí)， I/O 端口各位均處于高電平。 方案二：矩陣式鍵盤，當(dāng)系統(tǒng)所需按鍵較多時(shí)，為了減少鍵盤電路占用的 I/O 引腳數(shù)目，一般采用矩陣式電路。行線通過(guò)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(duì)于方案二， I/O 口的數(shù)量較多，適合較復(fù)雜的電路，所以不采用方案二。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。在本設(shè)計(jì)中應(yīng)用了此方法。 3． 利用單片機(jī)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(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。℃ ；可檢測(cè)溫度分辨率為 9~12位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ ， ℃ ， ℃ 和 ℃ ，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)僅需一條端口線即可實(shí)現(xiàn)與微處理器的雙向通信；支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，即多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)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(shù)字量對(duì)照表如下圖表 31 所示： 表 31 部分溫度值與 DS18B20 輸出的數(shù)字量對(duì)照表 DS18B20 寄存器的存儲(chǔ)器及格式 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存 RAM和一個(gè)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(jié)構(gòu)寄存器。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。 3． 在 DS18B20 測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換時(shí)總要等待 DS18B20的返回信號(hào)，一旦某個(gè) DS18B20 接觸不好或短線，當(dāng)程序讀該 DS18B20 時(shí)，將沒(méi)有返大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。 ULN2803 在使用時(shí)接口簡(jiǎn)單，操作方便，可為電機(jī)提供較大的驅(qū)動(dòng)電流，它實(shí)際上是一個(gè)集成芯片，單塊芯片可同時(shí)驅(qū)動(dòng) 8 個(gè)電機(jī)。本系統(tǒng)選用的電機(jī)為 12V 直流無(wú)刷電機(jī)，可用 ULN2803 來(lái)驅(qū)動(dòng)。共陰極結(jié)構(gòu)把 8 個(gè)發(fā)光二極管陰極連在一起，共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)把 8 個(gè)發(fā)光二極管陽(yáng)極連在一起。字形與段選碼的關(guān)系見(jiàn)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(shù)據(jù)，所不同的是它片內(nèi)含上拉電阻而 P0 口沒(méi)有，故 P0 口在做該用途時(shí)需外接上拉電阻而 P1 口則無(wú)需。 P3 口： P3 口引腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，當(dāng) P3 口寫入 1 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平。在不訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)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(wèn)片外存儲(chǔ)器 /編程電源線，當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間允許使用片外程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第四章 總體硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下圖 41 所示 圖 41 系統(tǒng)構(gòu)成框圖 在本設(shè)計(jì)中，電源部分由外接電源直接提供，所以沒(méi)有設(shè)計(jì)電源模塊，復(fù)位系統(tǒng)電路是由 1 個(gè)按鍵， 1 個(gè)電容和 2 個(gè)電阻組成；時(shí)鐘振蕩電路是由 1 個(gè)晶震和 2 個(gè)電容組成；鍵盤控制電路是由 2 按鍵組成獨(dú)立鍵盤連接到單片機(jī)上完成按鍵功能；狀態(tài)顯示以及 LED 顯示 電路，由 3 個(gè)發(fā)光二極管和 3 個(gè)共陽(yáng)極 7 段數(shù)碼管以及電阻組成，用以完成設(shè)計(jì)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(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器 ULN2803 控制風(fēng)扇直流電機(jī)，主控制器采用單片機(jī) AT89C52 單片機(jī)。如果計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，高 溫度系數(shù)振蕩周期還未結(jié)束，則表示測(cè)量的溫度值高于 55℃ ，被預(yù)置在 55℃ 的溫度寄存器中的值就增加 1℃ ，然后這個(gè)過(guò)程不斷重復(fù)，直到高溫度系數(shù)振蕩周期結(jié)束為止。只須將 DS18B20 信號(hào)線與單片機(jī) 1 位 I/O 線相連，且單片機(jī)的 1 位 I/O 線可掛 接多個(gè) DS18B20，就可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)或多點(diǎn)溫度檢測(cè) [7]。 鍵盤接線圖如圖 如 43 所示 ： 大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 43 鍵盤接線圖 溫度顯示與控制模塊 本設(shè)計(jì)制作中選用 5 位共陰極數(shù)碼管作為顯示模塊 。 溫度顯示 LED 和單片機(jī)硬件的接口如圖 44 所示 ： 大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 圖 44 數(shù)碼顯示接線圖 風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)與調(diào)速電路 本設(shè)計(jì)中由單片機(jī)的 I/O 口輸出 PWM脈沖，通過(guò)一個(gè)達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器 ULN2803驅(qū)動(dòng) 12V 直流無(wú)刷風(fēng)扇電機(jī)以及實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)速度的調(diào)節(jié)。 風(fēng)扇電機(jī)接線圖如下圖 45 所示： 大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 圖 45 風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)與調(diào)速電 系統(tǒng)選用的風(fēng)扇電機(jī)為 12V直流 無(wú)刷電機(jī)，單達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器 ULN2803輸入 TTL信號(hào)為 5V 或 CMOS 信號(hào)為 6~15V 時(shí)，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(shè)計(jì)中開(kāi)關(guān)復(fù)位與晶振電路如下圖所示，當(dāng)按下按鍵開(kāi)關(guān) S1 時(shí)，系統(tǒng)復(fù)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(guó) Keil Software 公司開(kāi)發(fā)的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言的 軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與單片機(jī)匯編語(yǔ)言相比， C 語(yǔ)言在不僅語(yǔ)句簡(jiǎn)單靈活，而且編寫的函數(shù)模塊可移植性強(qiáng) [9]，因而易學(xué)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(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 第六章 用 Proteus 進(jìn)行仿真 Proteus 簡(jiǎn)介 Proteus 軟件是來(lái)自英國(guó) Labcenter electronics 公司的 EDA 工具軟件。其內(nèi)部元件庫(kù)含有豐富的元件，支持總線結(jié)構(gòu)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(shè)模型的實(shí)時(shí)仿真等，為單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用等帶來(lái)極大的便利。 大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 把溫度傳感器 DS18B20 溫度設(shè)置為 攝氏度，用鍵盤 S2 調(diào)節(jié)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度為 22 攝氏度。 大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 圖 63 Proteus 仿真效果圖二 DS18B20 溫度設(shè)置為 攝氏度，用鍵盤 S2 調(diào)節(jié)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度為 22 攝氏度。當(dāng)環(huán)境溫度低于系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度時(shí)，風(fēng)扇自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的功能。 本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，以溫度傳感器 DS18B20 檢測(cè)環(huán)境溫度，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)環(huán)境溫度變化調(diào)節(jié)不同的風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速，在一定范圍能能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)， LED 數(shù)碼管能連續(xù)穩(wěn)定的顯示環(huán)境溫度和設(shè)置溫度，并能通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立按鍵調(diào)節(jié)不同的設(shè)置溫度，從而改變環(huán)境溫度與設(shè)置溫度的差值，進(jìn)而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。操作 界面可擴(kuò)展性強(qiáng)，只要稍加改變，即可增加其他按鍵的使用功能。這次設(shè)計(jì)是通過(guò)查找翻閱有關(guān)理論資料和技術(shù)手冊(cè)，進(jìn)行大膽的理論與實(shí)踐相結(jié)合，使我懂得了如何把書本上知識(shí)總結(jié)起來(lái)去應(yīng)用于實(shí)踐，學(xué)到了研究、開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)單片微型計(jì)算機(jī)對(duì)工業(yè)過(guò)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(xué)們，正是和他們四年的朝夕相處，一起上課一起討論問(wèn)題，讓我逐漸完善了對(duì)問(wèn)題的思考認(rèn)識(shí)，從而更好地規(guī)劃自己的學(xué)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(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(gè)比特 { uint i。j=8。 // 從低位開(kāi)始 if(testb) // Write 1 { DQ=0。 Delay(4)。 i++。 tmpre()。 // 轉(zhuǎn)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(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(