【正文】 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， 它可以作為通用 I/O 口使用，傳送用戶的輸入 /輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)可與 P0 口的第二功能配合，用于輸出片外存儲(chǔ)器的高8 位地址，共同選中片外存儲(chǔ)單元，但此時(shí)不能傳送存儲(chǔ)器的讀寫數(shù)據(jù)。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口沒有，故 P0 口在做該用途時(shí)需外接上拉電阻而 P1 口則無需。第二種情況是單片機(jī)帶片外存儲(chǔ)器，其各引腳在 CPU 訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)先是用于傳送片外存儲(chǔ)器的低 8 位地址，然后傳送 CPU 對(duì)片外存儲(chǔ)器的讀寫數(shù)據(jù) [4]。 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。AT89C52 有 40 個(gè)引腳，各引腳介紹如下： VCC： +5V 電源線； GND： 接地 線 。本系統(tǒng)選用的電機(jī)為 12V 直流無刷電機(jī)，可用 ULN2803 來驅(qū)動(dòng)。 ULN2803 由 8 個(gè) NPN 達(dá)林頓晶體管組裝而成，共 18 個(gè)引腳，引腳 1~8 分別是 8路驅(qū)動(dòng)器的輸入端，輸入信號(hào)可直接是 TTL 或 CMOS 信號(hào)；引腳 11~18 分別是 8 路驅(qū) 第 6 頁 6 動(dòng)器的輸出端；引腳 9 為接地線，引腳 10 為電源輸入。 ULN2803 在使用時(shí)接口簡單，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)。 達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器 ULN2803 簡介 本系統(tǒng)要用單片機(jī)控制風(fēng)扇直流電機(jī)，需要加驅(qū)動(dòng)電路，為直流電機(jī)提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有四部分： 64 位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 DS18B20 的主要特征：測量的結(jié)果直接以數(shù)字信號(hào)的形式輸出，以“一線總線”方式串行傳送給 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；溫度測量范圍在 55℃ ~+125℃ 之間 ，在 10℃ ~+85℃ 時(shí)精度為 177。 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。 第 5 頁 5 第二章 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。 對(duì)于方案二，相對(duì)于其他用硬件或者軟硬件相結(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，并可大大降低成本，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。在 STC12 系列單片機(jī)中自身帶有 PWM 控制器，但本系統(tǒng)所用到得 AT89 系列單片機(jī)無此功能。應(yīng)用此方法時(shí)編程相對(duì)復(fù)雜。 (2) 利用定時(shí)器。當(dāng)高電平延時(shí)時(shí)間到時(shí)，對(duì) I/O 口電平取反，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)該 I/O 口電平取反，如此循環(huán)即可得到 PWM 信號(hào)。在控制電機(jī)的轉(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 [2]。 PWM 是英文 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，以調(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，最常用的是矩形波 PWM 信號(hào)，在控制時(shí)需要調(diào)節(jié) PWM 波得占空比。 調(diào)速方式的選擇 方案一：采用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832 來控制，由單片機(jī)根據(jù)當(dāng)前環(huán)境溫度值輸出相應(yīng)數(shù)字量到 DAC0832 中，再由 DAC0832 產(chǎn)生相應(yīng)模擬信號(hào)控制晶閘管的導(dǎo)通角，從而通過無級(jí)調(diào)速電路實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)。 對(duì)于方案二，液晶 顯示屏具有顯示字符優(yōu)美，其不僅能顯示數(shù)字還能顯示字符甚至圖形，這是 LED 數(shù)碼管無法比擬的。 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，因而這種顯示方式得到了廣泛應(yīng)用。 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。 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)行溫度檢測和判斷，并在其 I/O 口輸出控制信號(hào)。 溫度顯示 DS18B20 AT89C52 復(fù)位 晶振 獨(dú)立鍵盤 PWM 驅(qū)動(dòng)電路 直流電機(jī) 第 3 頁 3 對(duì)于方案二，由于數(shù)字式集成溫度傳感器 DS18B20 的高度集成化，大大降低了外接放大轉(zhuǎn)化等電路的誤差因數(shù)，溫度誤差變得很小，并且由于其檢測溫度的原理與熱敏電阻檢測的原理有著本質(zhì)的不同， 使得其溫度分辨力極高。 對(duì)于方案一，采用熱敏電阻作為溫度檢測元件 ，有價(jià)格便宜，元件易購的優(yōu)點(diǎn)，但熱敏電阻對(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，其自身電阻對(duì)溫度的變化存在較大誤差，雖然可以通過一定電路來修正，但這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(jì)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(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。并通過兩個(gè)按鍵改變預(yù)設(shè)溫度值，一個(gè)提高預(yù)設(shè)溫度，另一個(gè)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(dòng)啟停以及轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)。 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)。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)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)無級(jí)調(diào)速，當(dāng)溫度升高到一定時(shí)能自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇，當(dāng)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 。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī)、 DS18B溫控、風(fēng)扇 第 1 頁 1 第一章 整體方案設(shè)計(jì) 前 言 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。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)。 24 參考文獻(xiàn) 23 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 22 電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路部分調(diào)試 22 傳感器 DS18B20 溫度采集部分調(diào)試 22 按鍵顯示部分的調(diào)試 21 電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路部分調(diào)試 21 傳感器 DS18B20 溫度采集部分調(diào)試 21 按鍵顯示部分的調(diào)試 16 第四章 系統(tǒng)調(diào)試 15 本設(shè)計(jì)基于 Proteus 的仿真 14 程序設(shè)置 11 風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)與調(diào)速電路 10 溫度采集電路 8 獨(dú)立鍵盤連接電路 8 開關(guān)復(fù)位與晶振電路 5 達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器 ULN2803 簡介 5 DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器簡介 3 第二章 各單元模塊的硬件設(shè)計(jì) 2 控制核心的選擇 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題目： 基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇的設(shè)計(jì) 目 錄 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 摘 要 I 第一章 整體方案設(shè)計(jì) 1 前 言 1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 1 方案論證 2 溫度傳感器的選擇 3 溫度顯示器件的選擇 3 調(diào)速方式的選擇 5 系統(tǒng)器件簡介 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(jì) 9 數(shù)碼管顯示電路 12 第三章 軟件設(shè)計(jì) 14 用 Keil C51 編寫程序 14 用 Proteus 進(jìn)行仿真 15 Proteus 簡介 21 軟件調(diào)試 21 硬件調(diào)試 22 系統(tǒng)功能 23 系統(tǒng)功能分析 23 結(jié) 論 25 附錄 1：電路總圖 26 第 3 頁 3 附錄 2：程序代碼 27 第 I 頁 I 基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇的設(shè)計(jì) 姓名： 學(xué)號(hào)： 學(xué)校： 指導(dǎo)教師： 摘 要 溫控風(fēng)扇在現(xiàn)代社會(huì)中的生產(chǎn)以及人們的日常生活中都有廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)生產(chǎn)中大型機(jī)械散熱系統(tǒng)中的風(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。 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(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)碼管顯示檢測到的溫度與設(shè)定的溫度。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，溫控風(fēng)扇越來越受到重視并被廣泛的應(yīng)用。 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)。它的設(shè)計(jì)為現(xiàn)代社會(huì)人們的生活以及生產(chǎn)帶來了諸多便利，在 提高人們的生活質(zhì)量、生產(chǎn)效率的同時(shí)還能節(jié)省風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能量。同時(shí)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(dòng)態(tài)的顯示在 LED 數(shù)碼管上。 系統(tǒng)整體設(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。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。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下： 第 2 頁 2 圖 系統(tǒng)構(gòu)成框圖 方案論證 本設(shè)計(jì)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]。 方