【正文】 基于單片機的智能溫控風(fēng)扇設(shè)計 13 溫度采集電路 溫度采集電路如圖 311 所示。由 DS18B20 溫度傳感器和 10K 電阻組成。 10K電阻是上拉電阻，起到信號的穩(wěn)定作用。該電路就是將溫度傳感器的輸出信號送到單片機 口。 圖 311 溫度采集電路 電機驅(qū)動電路 實物里電機驅(qū)動電路，采用 L298N 驅(qū)動模塊作為驅(qū)動電路。在仿真軟件里采用的是三極管驅(qū)動的方式，都可以完成相應(yīng)的功能。仿真里的原理圖，如圖 312所示。當單片機 IO 口輸出低電平時， PNP 三極管導(dǎo)通，繼電器得電 吸合，常開開關(guān)閉合，直流電機運轉(zhuǎn)。當單片機 IO 口輸出高電平時， PNP 三極管截止，繼電器不工作，電機不運轉(zhuǎn)。這是硬件方面控制電機轉(zhuǎn)或者不轉(zhuǎn)。電機如何調(diào)速，這時就要引入 PWM 占空比控制。這是有單片機軟件來控制的。比如在 10 秒的時間內(nèi)， 1 秒運轉(zhuǎn)， 9 秒停止，這時占空比為十分之一； 2 秒運行， 8 秒停止，這時占空比為十分之二； 3 秒運行， 7 秒停止，這時占空比為十分之三；以此類推下去，當單片機控制占空比越來越高時，電機轉(zhuǎn)速越快。反之就越慢。 【 5】 圖 312 電機驅(qū)動電路 基于單片機的智能溫控風(fēng)扇設(shè)計 14 4 軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件主要有定時器初始化、溫度 采集、數(shù)碼管驅(qū)動、電機驅(qū)動這幾個部分組成。接下來介紹整理功能和各個部分的功能。 主程序設(shè)計 主程序是整個程序的應(yīng)用層部分。它是將各個子功能通過一些邏輯判斷合并起來構(gòu)成的主程序。主程序流程圖，如圖 41 所示。當單片機上電復(fù)位后，開始執(zhí)行定時器初始化后，開始計時，為調(diào)速電機最預(yù)備；再啟動溫度采集，開始采集溫度傳感器信息。當 1 秒時間到時，判斷讀取溫度數(shù)據(jù)是否成功，若成功更新溫度顯示；若失敗，顯示失敗的錯誤信息。最后根據(jù)溫度信息調(diào)節(jié)驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速。再進入下一個循環(huán)，不停的重復(fù)操作。 圖 41 主程序流程圖 YES 開始 定時器初始化 讀取數(shù)據(jù)成功 結(jié)束 啟動溫度采集 1 秒時間到 讀取、更新溫度顯示 調(diào)節(jié)驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速 顯 示錯誤 NO NO 基于單片機的智能溫控風(fēng)扇設(shè)計 15 數(shù)碼管顯示程序設(shè)計 本設(shè)計采用數(shù)碼管動態(tài)掃描的方式來驅(qū)動顯示，在數(shù)碼管驅(qū)動顯示電路已經(jīng)介紹了動態(tài)掃描方式的原理了。動態(tài)掃描程序是如何執(zhí)行的，如圖 42 所示。先顯示溫度十位，再顯示溫度個位，最后顯示小數(shù)后一位。然后不停的循環(huán)顯示下去。我們就可以看到當前的溫度值顯示到數(shù)碼管上了。 圖 42 數(shù)碼管顯示流程圖 直流電機驅(qū)動程序設(shè)計 通過采集到的溫度值，送到單片機進行分析并調(diào)節(jié)電機相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。具體的程序流程圖，如果 43 所示。根據(jù)溫度變化，來調(diào)節(jié) PWM 占空比從而調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速。 開始 顯示溫度十位 顯示溫度個位 顯示小數(shù)后一位 結(jié)束 基于單片機的智能溫控風(fēng)扇設(shè)計 16 圖 43 直流電機驅(qū)動流程圖 溫度采集程序設(shè)計 溫度采集是要根據(jù) DS18B20 的讀寫時序完成的。溫度采集流程圖，如圖 44所示。啟動溫度傳感器后獲取此傳感器的序列號，再發(fā)送讀命令，最后把 16 位二進制溫度數(shù)據(jù)提取出來。再不停的循環(huán)操作。這些二進制溫度數(shù)據(jù)給 單片機進行轉(zhuǎn)換十進制數(shù)據(jù)處理。 增大 減小 不變 開始 結(jié)束 PWM 占空比減小 溫度變化 電機運行加快 電機運行減慢 電機運行不變 PWM 占空比增大 PWM 占空比不變 基于單片機的智能溫控風(fēng)扇設(shè)計 17 圖 42 數(shù)碼管顯示流程圖 啟動溫度傳感器 獲取傳感器列表 發(fā)送讀命令 讀取 16 位溫度數(shù)據(jù) 開始 結(jié)束 基于單片機的智能溫控風(fēng)扇設(shè)計 18 5 系統(tǒng)測試 測試分為兩部分，一部分為測試風(fēng)速是否隨溫度的升高而增大。另一部分為風(fēng)扇能否起到降溫的效果。 風(fēng)速性能測試 風(fēng)速的改變通過肉眼是不能直觀的看出，而購買測風(fēng)儀器成本太高，所以我在風(fēng)扇前端加一個小吊墜，通過觀察吊墜的擺動幅度的大小來判斷風(fēng)速的增大。 當前室溫 度，之后開啟智能溫控風(fēng)扇，實物運行如圖 51 常溫效果圖所示。吊墜擺動效果不明 顯。 圖 51 常溫效果圖 而當我用手觸摸到傳感器給其升溫后，當前溫度 度，如圖 52 升溫效果圖所示吊墜擺動幅度很大，說明風(fēng)速增大了。 基于單片機的智能溫控風(fēng)扇設(shè)計 19 圖 52 升溫效果圖 綜上兩圖所述，通過觀察吊墜前后擺動，智能風(fēng)扇的風(fēng)速是隨溫度的升高而增大的。 降溫效果測試 在風(fēng)扇的下面我放置了一個溫度傳感器，通過觀察風(fēng)扇下的溫度和傳感器的溫度，我們就能知道是否起到了降溫的效果。 如圖 53 降溫效果圖所示，傳感器顯示溫度為 度，這時風(fēng)扇是打開的，而風(fēng)扇下溫度顯示是 度，溫度降低了 度。 總結(jié)：風(fēng)扇起 到了降溫的效果，但由于風(fēng)扇小，降溫效果不明顯。 圖 53 降溫效果圖 基于單片機的智能溫控風(fēng)扇設(shè)計 20 6 總結(jié)與展望 本設(shè)計由 5 部分組成，分別為：單片機最小系統(tǒng)電路，電源電路，數(shù)碼管顯示電路，溫度采集電路，電機驅(qū)動電路。基本實現(xiàn)了，風(fēng)扇根據(jù)周圍環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)風(fēng)速，達到降溫的目的。 本設(shè)計由于時間原因存在著很多不足，比如對于風(fēng)扇應(yīng)該設(shè)置開關(guān)按鈕。雖然當環(huán)境溫度低于一定溫度時，風(fēng)扇能自動關(guān)閉。但在用戶不想用的時候，用戶應(yīng)該可以手動關(guān)閉。再者應(yīng)該設(shè)置手動調(diào)速電路，風(fēng)扇不僅能自動調(diào)節(jié)風(fēng)速，用戶還能手動設(shè)置風(fēng)速。 對于本設(shè)計，雖然在某些方面存在 著不足，但是對于一般精度要求的不高的溫度檢測中的應(yīng)用能夠滿足用戶的需求，并且它的造價成本低，容易上手，簡單實用等特點。根據(jù)不同用戶的需求，不同情況的需要，對其進行進一步的擴展和改進。例如，對其裝一個升溫電路或者報警電路，并設(shè)計一個調(diào)速電路，這樣用戶可以根據(jù)自己需要進行調(diào)節(jié)溫度，而且有報警電路可以更加放心的監(jiān)控溫度高低。 我相信成型的智能溫控風(fēng)扇將在未來廣泛應(yīng)用于城市、農(nóng)村、學(xué)校、工礦企事業(yè)單位及工業(yè)控制，是實現(xiàn)無人降溫的理想產(chǎn)品，市場極為廣闊，需求量大。并且使用簡單，不僅可以用于家庭還可以用于蔬菜大棚等特 定場合。 【 7】 基于單片機的智能溫控風(fēng)扇設(shè)計 21 參考文獻 [1] 張林生 .基于單片機控制的攝像頭角度調(diào)整系統(tǒng) 毛朝慶 .科學(xué)與財富 ,2021 [2] 孟煥敖 .數(shù)碼管管腳排列與測試 .電子制作 ,1999 [3] 陸雯 .基于單片機的 PWM 控制直流電機轉(zhuǎn)速方法 .科技創(chuàng)新導(dǎo)報 ,2021 [4] 年慶娟 , 鄂德海 .基于單片機的 LED 動態(tài)顯示設(shè)計與仿真 .青海師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版 ,2021 [5] 南光群 ,閔小玲 .PIC16F877 單片機在智能站用電源系統(tǒng)中的應(yīng)用 皮大能 .微計算機信息 ,2021 [6] 丁建 軍 .基于 AT89C51 的智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng) .湖北工學(xué)院學(xué)報 ,2021 [7] 黃鳳娟 .基于單片機的溫度測控系統(tǒng)在溫室大棚中的設(shè)計與實現(xiàn) .安徽大學(xué) ,2021 [8] 馬慶勇 ,吳中明 .基于單片機的多功能時鐘控制電路 .電子科技 ,2021 [9] Victor P. Nelson ， Digital Logical Circuits Analysis amp。 Design ， Prentice Hall， 2021 年 6 月出版， 4094 [10] Meehan Joanne,Muir in Merseyside SMEs:Benefits and barriers[J].. TQM Journal. 2021 基于單片機的智能溫控