【正文】 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到小的溫度變化。 溫度傳感器的選擇在本設(shè)計中，溫度傳感器的選擇有以下兩種方案：方案一：采用熱敏電阻作為檢測溫度的核心元件，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，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809將微弱電壓變化信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸入單片機(jī)處理。并通過兩個按鍵改變預(yù)設(shè)溫度值，一個提高預(yù)設(shè)溫度，另一個降低預(yù)設(shè)溫度值。其中預(yù)設(shè)溫度值只能為整數(shù)形式，檢測到的當(dāng)前環(huán)境溫度可精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。根據(jù)系統(tǒng)檢測到得環(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)的自動啟停以及轉(zhuǎn)速的自動調(diào)節(jié)。本文設(shè)計了由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，并通過一個達(dá)林頓反向驅(qū)動器ULN2803驅(qū)動風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)動。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通過單跳數(shù)據(jù)線就可以和主電路連接，故可以把數(shù)字溫度傳感器DS18B20做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實(shí)用性。而采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，因其內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡單，而且減少了溫度測量轉(zhuǎn)換時的精度損失，使得測量溫度更加精確。傳統(tǒng)的繼電器調(diào)溫電路簡單實(shí)用 ,但由于繼電器動作頻繁 ,可能會因觸點(diǎn)不良而影響正常工作。關(guān)鍵詞：單片機(jī)、DS18B溫控、風(fēng)扇第一章 整體方案設(shè)計 前 言溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會生活的各個領(lǐng)域 ,如家電、汽車、材料、電力電子等 ,常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場合和所要求的性能指標(biāo)有所不同 , 在工業(yè)企業(yè)中,如何提高溫度控制對象的運(yùn)行性能一直以來都是控制人員和現(xiàn)場技術(shù)人員努力解決的問題。 第 34 頁 目 錄摘 要 III第一章 整體方案設(shè)計 1 前 言 1 系統(tǒng)整體設(shè)計 1 2 溫度傳感器的選擇 2 控制核心的選擇 3 溫度顯示器件的選擇 3 調(diào)速方式的選擇 3第二章 各單元模塊的硬件設(shè)計 5 5 DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器簡介 5 達(dá)林頓反向驅(qū)動器ULN2803簡介 5 AT89C52單片機(jī)簡介 6 LED數(shù)碼管簡介 7 各部分電路設(shè)計 8 開關(guān)復(fù)位與晶振電路 9 獨(dú)立鍵盤連接電路 9 數(shù)碼管顯示電路 10 溫度采集電路 11 風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動與調(diào)速電路 12第三章 軟件設(shè)計 14 程序設(shè)置 14 用Keil C51編寫程序 14 用Proteus進(jìn)行仿真 15 Proteus簡介 15 本設(shè)計基于Proteus的仿真 16第四章 系統(tǒng)調(diào)試 21 軟件調(diào)試 21 按鍵顯示部分的調(diào)試 21 傳感器DS18B20溫度采集部分調(diào)試 21 電動機(jī)調(diào)速電路部分調(diào)試 21 硬件調(diào)試 22 按鍵顯示部分的調(diào)試 22 傳感器DS18B20溫度采集部分調(diào)試 22 電動機(jī)調(diào)速電路部分調(diào)試 22 系統(tǒng)功能 23 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 23 系統(tǒng)功能分析 23結(jié) 論 24參考文獻(xiàn) 25致　　謝 26附錄1：電路總圖 27附錄2：程序代碼 2834摘 要本文設(shè)計了基于單片機(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，通過一個達(dá)林頓反向驅(qū)動器ULN2803驅(qū)動風(fēng)扇電機(jī)。根據(jù)檢測到的溫度與系統(tǒng)設(shè)定的溫度的比較實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)的自動啟動和停止，并能根溫度的變化自動改變風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時用LED八段數(shù)碼管顯示檢測到的溫度與設(shè)定的溫度。這類控制對象慣性大,滯后現(xiàn)象嚴(yán)重,存在很多不確定的因素,難以建立精確的數(shù)學(xué)模型,從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能不佳,甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、失控現(xiàn)象?？刂祁I(lǐng)域還大量采用傳統(tǒng)的PID控制方式,但PID控制對象的模型難以建立,并且當(dāng)擾動因素不明確時,參數(shù)調(diào)整不便仍是普遍存在的問題。數(shù)字溫度傳感器DS18B20只用一個引腳即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機(jī)更加具有擴(kuò)展性。更能串接多個數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行范圍的溫度檢測。同時使系統(tǒng)檢測到得環(huán)境溫度以及系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度動態(tài)的顯示在LED數(shù)碼管上。 系統(tǒng)整體設(shè)計本設(shè)計的整體思路是：利用溫度傳感器DS18B20檢測環(huán)境溫度并直接輸出數(shù)字溫度信號給單片機(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。同時采用PWM脈寬調(diào)制方式來改變直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下：DS18B20溫度顯示獨(dú)立鍵盤AT89C52直流電機(jī)PWM驅(qū)動電路晶振復(fù)位本設(shè)計要實(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)境溫度的變化自動啟停及改變轉(zhuǎn)速，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[1] 李學(xué)龍. 使用單片機(jī)控制的智能遙控電風(fēng)扇控制器[J].電子電路制作，2003,9：13—15.。方案二：采用數(shù)字式的集成溫度傳感器DS18B20作為溫度檢測的核心元件，由其檢測并直接輸出數(shù)字溫度信號給單片機(jī)進(jìn)行處理。故該方案不適合本系統(tǒng)。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)程序設(shè)計，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)的接口變得非常簡潔，抗干擾能力強(qiáng)，因此該方案適用于本系統(tǒng)。AT89C52單片機(jī)工作電壓低，性能高，片內(nèi)含8k字節(jié)的只讀程序存儲器ROM和256字節(jié)的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲器RAM，它兼容標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令系統(tǒng)，單片價格也不貴，適合本設(shè)計系統(tǒng)。方案二：采用LCD液晶顯示屏顯示溫度。但不足的地方是它采用動態(tài)掃描的顯示方式，各個LED數(shù)碼管是逐個點(diǎn)亮的，因此會產(chǎn)生閃爍，但由于人眼的視覺暫留時間為20MS，故當(dāng)數(shù)碼管掃描周期小于這個時間時人眼不會感覺到閃爍，因此只要描頻率設(shè)置得當(dāng)即可采用該方案。但是液晶顯示模塊的元件價格昂貴，顯示驅(qū)動程序的編寫也較復(fù)雜，從簡單實(shí)用的原則考慮，本系統(tǒng)采用方案一。方案二：采用單片機(jī)軟件編程實(shí)現(xiàn)PWM（脈沖寬度調(diào)制）調(diào)速的方法。占空比是指高電平持續(xù)時間在一個周期時間內(nèi)的百分比。用單片機(jī)I/O口輸出PWM信號時，有如下三種方法：(1) 利用軟件延時。在本設(shè)計中應(yīng)用了此方法?？刂品椒ㄅc(1)相同，只是在該方法中利用單片機(jī)的定時器來定時進(jìn)行高低電平的轉(zhuǎn)變，而不是用軟件延時。(3) 利用單片機(jī)自帶的PWM控制器。對于方案一，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)對直流風(fēng)扇電機(jī)的無級調(diào)速，速度變化靈敏，但是D/A轉(zhuǎn)換芯片的價格較高，與其溫控狀態(tài)下無級調(diào)速功能相比性價比不高。綜合考慮選用方案二。輔助元件包括電阻電容、晶振、電源、按鍵、撥碼開關(guān)等。適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。℃；可檢測溫度分辨率為9~12位，℃，℃，℃℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫；它單線接口的獨(dú)特性，使它與微處理器連接時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DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫的功能；工作電壓范圍寬，~[3] [M].北京：—3443]。其管腳有三個，其中DQ為數(shù)字信號端，GND為電源地，VDD為電源輸入端。在本系統(tǒng)驅(qū)動電路中，選用達(dá)林頓反向驅(qū)動器ULN2803來驅(qū)動風(fēng)扇直流電機(jī)。每個電機(jī)由單片機(jī)的一個I/O口控制，單片機(jī)I/O口輸出的為5V的TTL信號。當(dāng)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℃。 AT89C52單片機(jī)簡介AT89C52是51系列單片機(jī)的一個型號，它是由ATMEL公司生產(chǎn)的一個低電壓、高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)器件采用ATMEL公司的非易失性、高密度存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令系統(tǒng)兼容，同時片內(nèi)置有通用8位中央處理器和8k 字節(jié)的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器ROM以及256 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器RAM，在許多許多較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中AT89C52單片機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。P0口：~，這組引腳共8條。第一種情況是單片機(jī)不帶片外存儲器，P0口可以作為通用I/O口使用，~，此時它需外接一上拉電阻才能正常工作。P1口：P1口是一個內(nèi)部含上拉電阻的8位雙向I/O口。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口用于輸入片內(nèi)EPROM的低8位地址。在一些型號的單片機(jī)中，P2口還可以配合P1口傳送片內(nèi)EPROM的12位地址中的高4位地址。它也可作為通用的I/O口使用，傳送用戶的輸入輸出數(shù)據(jù)，P3口也作為一些特殊功能端口使用，如下所示：：RXD（串行數(shù)據(jù)接收口）：TXD（串行數(shù)據(jù)發(fā)送口）：（外部中斷0輸入）：（外部中斷1輸入）：T0（記數(shù)器0計數(shù)輸入）：T1（記時器1外部輸入）：（外部RAM寫選通信號）：（外部RAM讀選通信號） AT89C51單片機(jī) RST：復(fù)位輸入。ALE/：地址鎖存允許/編程線，當(dāng)訪問片外存