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摘 要

本次设计是智能的温控电风扇，选用单片机STC89C52作为主控制器，温度传感器DS18B20来检测周围环境的温度，进行收集温度并且反馈在LED八段数码管上，风扇随着周围温度的升高，转速就会加快；反之，转速就会变慢。通过对上限和下限的温度的设置，当温度高于上限温度时，电机的转速不会再次加速。当温度低于下限温度时，电机就会停止转动，满足了人们在温度变化时对电风扇的需要。和传统电风扇相比，可以实现风扇的自启自停，风速自动调节，使用更为方便。

关键词： 智能温控风扇，单片机STC89C52，温度传感器DS18B20，LED数码管

Abstract: This design is an intelligent temperature-controlled electric fan. The chip STC89C52 is used as the main controller. The temperature sensor DS18B20 detects the ambient temperature, collects the temperature and feeds back the LED eight-segment digital tube. The fan increases with the ambient temperature.Otherwise, speed will slow down. By setting the temperature of the upper limit and the lower limit, when the temperature is higher than the upper limit temperature, the rotation speed of the motor will not be accelerated again. When the temperature is lower than the limit temperature, the motor will stop rotating, satisfying people"s need when the temperature changes. Compared with the traditional electric fan, the self-starting and stopping of the fan can be realized, and the wind speed is automatically adjusted and used more conveniently.

Key words: Intelligent temperature control fan, MCU STC89C52,Temperature sensor DS18B20, LED digital tube

目录

1 绪论 4

2 方案设计 5

2.1总体方案的方案论证 5

2.2温度传感器模块的方案论证 5

2.3控制模块的方案论证 6

2.4调速方式的方案论证 6

2.5显示模块的方案论证 7

3硬件电路设计 7

3.1系统硬件原理图 7

3.2单片机控制电路 7

3.3 DS18B20温度采集电路 10

3.4数码管显示电路 12

3.5风扇电机调速电路 12

3.6单片机按键模块 13

4 软件设计 14

5调试与实现 18

结 论 21

参考文献 22

致谢 23

附录1：系统硬件原理图 24

附录2：C语言程序 25

1 绪论

近年来，由于时代需求，空调行业也在进步，导致价格也越发的低廉，电风扇的利用率越来越小。但是事实好像并不是如此，根据专业的人员反馈，虽然空调现在已经非常普及，但是电风扇的使用量也并没有减小，最近几年还出现了增长的情况。我分析了一下这种情况主要的原因：首先是电风扇与空调不同的是冷却下来的温度是不一样的。空调制冷的速度虽然非常的快，能够迅速的降低周围的温度，但是电风扇的温度更加适宜，对中老年人和身体不好的人更为适合。然后电风扇的价格不高，适合大众，而且许多人习惯了电风扇，使用简单，而空调操作需要一定的技巧。但是有利就会有弊，电风扇的噪声太大，影响生活，并且没有太多其他的功能。虽然具有几个不同的档位，但是不一定能够找到最适宜的温度。由于人们的生活水平的进步和科技的快速发展，家用电器逐渐变得更为智能，更加环保，所以与此同时由微机控制的智能电风扇出现了。这个现象也促使我自己想去设计一款智能温控电风扇，它既可以显示我们周围的温度，也可以根据周围的温度调节风扇的转速。温度控制技术发展的越来越快，这时候我们为了能够让风扇的噪声降低，能源消耗减少，温控风扇渐渐走入大家的视线。到目前为止，我们已经完全进入了现代电子时代，因为温度控制器可以实时监测环境温度并及时调整。温控的普及给人们带来了极大的方便。

本次试验重要的是依据下列几个思绪：采用单片机STC89C52当作控制器，温度传感器DS18B20检测周围环境的温度，并且收集和进行反馈。电扇使用的启动软件是ULN2803达林顿驱动。依照温度和系统设定的温度比对，可让风扇电动机自己启动或者停止，根据温度的转变来改变风扇电动机起伏的频率，其中的LED八段数码管是用来检测并且可以设置温度。

2 方案设计

2.1总体方案的方案论证

本课题设计的主要思想是：采用单片机STC89C52，设计开始使用温度传感器来检测环境温度，而后用系统检测到的温度数据经过单片机进行设置并且调控，达到自动控制的目的，风扇电机的转速是可以改变的。而且系统上面连接了三个按键，一个控制温度的升高另一个控制温度的降低，第三个按键是用来设置温度的。在设计的时候要确定好它的上限温度和下限温度，根据情况我定义上限温度为30C，温度下限20C，然后它其中的PWM原理是用来调速的，通过此来改变风扇的转速。温度一旦小于我设置的最小限度20C时，电机就不会运转了。当温度在20C到30C之间时，马达慢慢转动。当温度高于30C时，电机会全速转动。它是通过数码管来显示当时的温度，总体方案的结构框架图如下图所示：

控

制

模

块

温度传感器模块

按键模块

电机模块

显示模块

图2-1总体方案的结构框图

2.2温度传感器模块的方案论证

方案一：热敏电阻

热敏电阻随着温度的变化而变化，温度控制在6C至10C之间；因为体积比较小，所以可以检测许多小系统软件；热敏电阻使用极其方便；并且把热敏电阻改变成风扇的形状很简单，可以大批量的生产；并且热敏电阻的过载能力比较稳定；价格非常平易近人，买的也很方便。

也有一些缺点：电阻阻值和温度的非线性比较严重，一致性和交互性差，特别容易坏，需要及时的更换，稳定性也不是很高，温度如果发生细小的变化可能感知不到。

方案二：采用热电偶和桥式测量

此方案和方案一有异曲同工之处，AD转换电路是一样的，就是对模拟量数据的处理方式有点不同。这个方案的设计和方案一进行比较，热敏电阻对于温度的敏感性大大提升，线性误差也再减小。但是热电偶需要配合桥式测量，整体更加复杂，不适合此实验

方案三：选择温度传感器DS18B20

此温度传感器DS18B20对温度的高低的分辨能力是极为敏感的，它高度集成化，而且在采集过高时可以直接将温度值输出，极大地将系统设计简单化^[1]。这种温度传感器为单总线的技术，特别的出色，连接到单片机上特别方便。并且该温度传感器是单总线技术，极为出色，可以简单的接到单片机上面，单片机的抗干扰能力也还不错，所以误差也不会很大。

综合比较上面三种方案，所以我们选择方案三。

2.3控制模块的方案论证

方案一：控制部件为电压比较电路

该电路设计相对简单，相对实现的也比较容易，本电路不需要编译软件程序，但其控制方法比较单一，因此他不能满足人们对系统控制的要求，所以该方案不予采用。

方案二：控制核心为单片机

当控制核心是单片机时，单片机只要通过程序的设定就可以让传感器检测到温度。然后通过显示电路之后，温度的数值就会被显示出来。然后我们就可以根据看见的温度来调节风扇的转速。

他拥有以下的几个优点：首先他的成本比较低，因为现在单片机的价格相对都比较低；他的设计相对的也很灵活；再这次的设计中，可以直接运用在系统里，工作量减少了很多。

综合比较上面俩种方案，所以我们选择方案二。

2.4调速方式的方案论证

方案一：选择芯片DAC0832来控制调速

当我们使用单片机时，当时环境的温度会被及时的输出出来，显示出温度值。并且得到的数字量就会及时输入到芯片里面，这时候芯片就可以改变电风扇的转速，也是可以改变电机的转速，但是这种方法成本较高，所以该方案并不是很能采纳。

方案二：选择三极管驱动PWM来来控制调速

三极管驱动PWM有一个非常大的优点，就是它不需要数模之间的转换，不管是处理器还是被控系统都是以数字的形式表达出来的。而且数字信号在很大程度上产生的噪声是较小的。她的第二个比较突出的特点是与模拟控制相比，他具有更高的抗干扰能力。因此，它可以用于特定情况下的通信。当模拟信号变为PWM时，通信距离将被延长。由于他的灵活性高，成本也很低，我所以三极管驱动PWM的选择更理智。

根据以上的俩个方案的结论，选用纯软件PWM脉宽调制方式达到调速的目的，这样使得设计出得产品具有较大的灵活性，很大程度控制了成本，而且能充分发挥单片机的功效，为达成简单的调速系统提供了一种有用的路径。所以我们调速方式选择方案二。

2.5显示模块的方案论证

方案一：选择LED共阴极数码管来显示温度

当用共阴极数码管来当做系统的显示器，数码管显示的内容虽然很有限，但是我们只需要显示有限温度，仅仅就只需要几个基本的数字和字母，对于本次设计就足够用了。而且价格非常低廉，比较适用于本次设计。

方案二：选择液晶显示屏来显示温度的数值

液晶显示器不仅能够显示出来字符，还能够显示出来图形，这是LED数码管肯定不能够做到的。也由于其强大的显示功能，导致液晶显示器驱动程序非常复杂，而且价格也相对得昂贵。而且这个设计不需要显示太多的东西，只需要显示温度就可以了，所以使用液晶显示屏显得太过了。

综合以上对俩个方案的分析，我们选择方案一。

3硬件电路设计

3.1系统硬件原理图

整个系统的硬件设备主要有温度传感器DS18B20，LED共阴数码管，三极管驱动电路及其它外围设备的器件，电阻器、电容器、晶体振荡器、开关、按钮和风扇。系统硬件的示意图见附录1。

3.2单片机控制电路

3.2.1单片机STC89C52 的简介

STC89C52RC单片机具备消耗功能低，性能很高CMOS8位微控制器的特点，并且可编程、闪存总共8k字节^[2]。STC89C52虽然还是采用过去的51单片机内核，但是它在芯片上有了很多的改变，和传统的51单片机不一样，增添了许多的功能。在芯片上，它的8位CPU非常智能并且具有系统可编程闪存。它能够给许多嵌入式应用系统提出非常适合的方法。

3.2.2 单片机STC89C52的特点 

1、装有MCS-51芯片。  

2、可编程闪烁存储器运行的速度是每秒8K字节。

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