【導(dǎo)讀】生活中，我們經(jīng)常會(huì)使用到電風(fēng)扇。比如，在炎熱的夏天人們用電風(fēng)扇來降。溫；在工業(yè)生產(chǎn)中，大型機(jī)械用電風(fēng)扇來散熱等。人工很難做到及時(shí)控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，也很難有效利用寶貴的電資源。溫控電風(fēng)扇可以根據(jù)環(huán)境溫度自。電資源，也大大方便了人們的生活和生產(chǎn)。的風(fēng)扇、現(xiàn)在筆記本電腦上的廣泛應(yīng)用的智能CPU風(fēng)扇等。本文設(shè)計(jì)了基于單。根據(jù)檢測(cè)到的溫度與系統(tǒng)設(shè)定的溫度比較實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)和停。示檢測(cè)到的溫度與設(shè)定的溫度。系統(tǒng)的預(yù)設(shè)溫度的設(shè)置是通過兩個(gè)獨(dú)立按鍵來實(shí)?，F(xiàn)的，一個(gè)增大預(yù)設(shè)溫度，一個(gè)減小預(yù)設(shè)溫度。

　　

【正文】 察到此時(shí)風(fēng)扇直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 + r/s，如圖 46 所示。 第四章 軟件設(shè)計(jì) 24 圖 46 仿真效果圖三 在上一步仿真的基礎(chǔ)上（ 溫度傳感器 DS18B20 溫度設(shè)置為 攝氏度，系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度為 23 攝氏度），用按鍵 S2 調(diào)節(jié)系統(tǒng)預(yù)設(shè)溫度至 31 攝氏度，此時(shí)可知預(yù)設(shè)溫度大于溫度傳感器檢測(cè)到的溫度，觀察到直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸變慢，最后轉(zhuǎn)速變?yōu)?0，符合系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，如圖 47 所示。 25 圖 47 仿真效果圖四 通過以上仿真可以看出，直流風(fēng)扇電機(jī)在系統(tǒng)設(shè)定的溫度一定情況下，其轉(zhuǎn)速隨著環(huán)境溫度（溫度傳感器檢測(cè)到的溫度）的增加而增大。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。當(dāng)然，在此沒有實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇直流電機(jī)的無極調(diào)速，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是電機(jī)在隨環(huán)境溫度變化的四個(gè)等級(jí)的速度變化，環(huán)境溫度在一定小范圍內(nèi)變化時(shí)，風(fēng)扇直流電機(jī)轉(zhuǎn)速是不變的，只有超過了設(shè)定的某一界限時(shí)轉(zhuǎn)速才會(huì)變化。 26 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 軟件調(diào)試 按鍵顯示部分的調(diào)試 起初根據(jù)設(shè)計(jì)編寫的系統(tǒng)程序：程序的按鍵接口采用 P1 口，數(shù)碼管現(xiàn)實(shí)采用 P0 控制 LED 的段碼， P2 口控制 LED 的位碼，從而實(shí)現(xiàn)按鍵功能以及數(shù)碼管的顯示。經(jīng)過編譯沒有出錯(cuò)，但在仿真調(diào)試時(shí)，數(shù)碼管顯示的只是亂碼，沒有正確的 顯示溫度，按鍵功能也不靈的，當(dāng)按鍵按下時(shí)，顯示并不變化。 經(jīng)過查找分析，發(fā)現(xiàn)按鍵掃描程序沒有按鍵消抖部分，按鍵在按下與松手時(shí)，都會(huì)有一定程序的抖動(dòng)，從而可能使單片機(jī)做出錯(cuò)誤的判斷，導(dǎo)致按鍵條件預(yù)設(shè)溫度時(shí)失靈，甚至根本不工作。因此必須在按鍵掃描程序中加入消抖部分，即在按鍵按下與松手時(shí)加入延時(shí)判斷，以檢測(cè)按鍵是否真的按下或已完全松手。 數(shù)碼管不能正確的顯示，主要是因?yàn)樗袛?shù)碼管的段碼都由 P0 口傳送，而數(shù)碼管顯示又采用了動(dòng)態(tài)掃描的方式，但在程序中卻沒有設(shè)置顯示段碼的暫存器，導(dǎo)致當(dāng) P0 口傳送段碼時(shí)發(fā)生混亂，不能正確 識(shí)別段碼。應(yīng)在系統(tǒng)中加入鎖存器，或是在程序中設(shè)定存儲(chǔ)段碼的空間。 在按鍵加入了消抖程序，數(shù)碼管顯示程序中加入了段碼的存儲(chǔ)空間后，數(shù)碼管能夠正常的顯示，按鍵也能正常的工作，達(dá)到了較好的效果。 傳感器 DS18B20 溫度采集部分調(diào)試 由于數(shù)字式集成溫度傳感器 DS18B20 的高度集成化，為軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來了極大的方便，體積小、低功耗、高精度為控制電機(jī)的精度和穩(wěn)定提供了可能。軟件設(shè)計(jì)采用了 口為數(shù)字溫度輸入口，但是需要對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理后才能顯示，從而多了溫度轉(zhuǎn)換程序。通過軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了 對(duì)環(huán)境溫度的連續(xù)檢測(cè)，由于硬件 LED 個(gè)數(shù)的限制，只顯示了預(yù)設(shè)溫度的整數(shù)部分。 在溫度轉(zhuǎn)換程序中，為了能夠正確的檢測(cè)到并顯示溫控的小數(shù)位，程序中把檢測(cè)到的溫度與 10 相乘后，再按一個(gè)三位的整數(shù)來處理。如果把 變成 197來處理，這樣為程序的編寫帶來了方便。 27 電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路部分調(diào)試 本設(shè)計(jì)中，采用了達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器 ULN2803 驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，其可驅(qū)動(dòng)八個(gè)直流電機(jī)，本系統(tǒng)僅驅(qū)動(dòng)一個(gè)。軟件設(shè)置了 口輸出不同的 PWM 波形，通過達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器 ULN2803 驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過軟件中程序設(shè)定，根據(jù)不同溫度輸出不同的 PWM 波，從而得到不同的占空比控制風(fēng)扇直流電機(jī)。程序?qū)崿F(xiàn)了 口的 PWM 波形輸出，當(dāng)外界溫度低于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)或停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)外界溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速升高或是自動(dòng)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，且外界溫度與設(shè)置溫度的差值越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速就越高，即占空比增加。 本系統(tǒng)中風(fēng)扇直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)四級(jí)調(diào)速。通過溫度傳感器檢測(cè)到的溫度與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度值的比較，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速變換。當(dāng)檢測(cè)到的溫度比預(yù)設(shè)的溫度每增加 5 攝氏度，風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速增加一級(jí)。 硬件調(diào)試 按鍵顯示部分的調(diào)試 系統(tǒng)按鍵部分 實(shí)現(xiàn)了以下功能：按下 口鍵， LED 的后兩位顯示溫宿值增一；按下 口鍵， LED 的后兩位顯示溫度值減一。調(diào)試過程中出現(xiàn)了當(dāng)按鍵時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，設(shè)置的溫度值不是增一或者減一，而是增加后減少了及幾個(gè)值，出現(xiàn)這種情況的主要原因可能是按鍵的去抖動(dòng)延時(shí)時(shí)間過長(zhǎng)造成，改進(jìn)方法為將對(duì)應(yīng)的按鍵去抖動(dòng)延時(shí)時(shí)間適量增加，但也不應(yīng)過長(zhǎng)，否則將出現(xiàn)按鍵無效的情形。 系統(tǒng)顯示部分實(shí)現(xiàn)了以下功能： LED 顯示的前三位實(shí)現(xiàn)了環(huán)境溫度整數(shù)部分與小數(shù)部分的連續(xù)顯示， LED 的后兩位能根據(jù)按鍵的調(diào)整顯示所需的設(shè)計(jì)溫度。且 LED 的顯示效果很好， 很穩(wěn)定。 傳感器 DS18B20 溫度采集部分調(diào)試 將 DS18B20 芯片接在系統(tǒng)板對(duì)應(yīng)的 口，通過插針在對(duì)應(yīng)系統(tǒng)板的右下側(cè)三口即為對(duì)應(yīng)的 VCC、 和 GND，可將芯片直接插在該插件上，因此極為方便。系統(tǒng)調(diào)試中為驗(yàn)證 DS18B20 是否能在系統(tǒng)板上工作，將手心靠攏或者捏第五章 系統(tǒng)調(diào)試 28 住芯片，即可發(fā)現(xiàn) LED 顯示的前兩位溫度也迅速升高，驗(yàn)證了 DS18B20 能在系統(tǒng)板上工作。由于 DS18B20 為 3 個(gè)引腳，因此在調(diào)試過程中因注意各個(gè)引腳的對(duì)應(yīng)位置，以免其接反而使芯片不能正常工作甚至燒毀芯片。 電動(dòng)機(jī)調(diào)速 電路部分調(diào)試 系統(tǒng)本部分的設(shè)計(jì)中重在軟件設(shè)計(jì)，因?yàn)橥鈬尿?qū)動(dòng)電路只是將送來的PWM 信號(hào)放大從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。系統(tǒng)軟件設(shè)置在 口輸出是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的PWM 占空比，當(dāng)環(huán)境溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，若此時(shí)用高于環(huán)境溫度的熱源靠近芯片 DS18B20 時(shí)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速在升高，并越來越快，當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不再升高；將熱源遠(yuǎn)離芯片 DS18B20 時(shí)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速開始下降，轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，若將環(huán)境溫度升高到環(huán)境溫度以上，發(fā)現(xiàn)電機(jī)又停止了轉(zhuǎn)動(dòng)。系統(tǒng)采用的直流電機(jī)為 12V 的額定電壓，而驅(qū)動(dòng)電路在采用單 片機(jī)電源時(shí)的輸出電壓最高不過 5V，因此在調(diào)試過程中只采用了 5V 的直流電機(jī)來調(diào)試，且得到了可觀的控制效果。 系統(tǒng)功能 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)環(huán)境溫度的變化，然后根據(jù)環(huán)境溫度變化來控制風(fēng)扇直流電機(jī)輸入占空比的變化，從而產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，也可根據(jù)按鍵調(diào)節(jié)不同設(shè)置溫度，再由環(huán)境溫度與設(shè)置溫度的差值來控制電機(jī)。當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)環(huán)境溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，單片機(jī)對(duì)應(yīng)輸出口輸出不同占空比的 PWM 信號(hào)，控制電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，并隨著環(huán)境溫度與設(shè)置溫度的差值的增加電 機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸升高。系統(tǒng)還能動(dòng)態(tài)的顯示當(dāng)前溫度與設(shè)置溫度，并能通過按鍵調(diào)節(jié)當(dāng)前的設(shè)置溫度。 系統(tǒng)功能分析 系統(tǒng)總體上由五部分組成，即按鍵與復(fù)位電路、數(shù)碼管顯示電路、溫度檢測(cè)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。首先考慮的是溫度檢測(cè)電路，該部分是整個(gè)系統(tǒng)的首要部分，首先要檢測(cè)到環(huán)境溫度，才能用單片機(jī)來判斷溫度的高低，然后通過單片機(jī) 29 控制直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速；其次是電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，該部分需要使用外圍電路將單片輸出的 PWM 信號(hào)轉(zhuǎn)化為平均電壓輸出，根據(jù)不同的 PWM 波形得到不同的平均電壓，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。電路的設(shè)計(jì)中采用了達(dá)林 頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803，實(shí)現(xiàn)較好的控制效果；再次是數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示電路，該部分的功能實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度和設(shè)置溫度的顯示，其中 DS18B20 采集環(huán)境溫度，按鍵實(shí)現(xiàn)不同設(shè)置溫度的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境溫度和設(shè)置溫度的及時(shí)連續(xù)顯示。 30 第六章 結(jié)束語 本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)從硬件設(shè)計(jì)和軟件編寫到 Proteus 仿真，再到用單片機(jī)開發(fā)板的調(diào)試，直到最后的電路板焊接，每一個(gè)過程都使用到大學(xué)里學(xué)到的知識(shí)，整個(gè)過程把大學(xué)里的知識(shí)系統(tǒng)的串在了一起。本系統(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，在一定范圍內(nèi)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)境溫度與設(shè)置溫度，并能通過兩個(gè)獨(dú)立的按鍵調(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。實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇的設(shè)計(jì)。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可推廣到各種電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。在生產(chǎn)生活中，本系統(tǒng)可用于簡(jiǎn)單的日常風(fēng)扇的智能控制，為生活帶來便利；在工業(yè)生產(chǎn)中，可以改變不同的輸入信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同信號(hào)輸入控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，如在電力系統(tǒng)中可以根據(jù)不同的負(fù)荷達(dá)到不同的電壓信號(hào)，再由電壓信號(hào)調(diào)節(jié)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)電量，實(shí)現(xiàn)電力自動(dòng)化調(diào)節(jié)。綜上所述，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在我們的日常生產(chǎn)和生活中將有著重要的意義。 31 參考文獻(xiàn) [1] 林立 ,張俊亮 ,曹旭東 ,劉德軍 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].電子工業(yè)出版社 ,2020. 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