智能溫控風扇地設(shè)計

1、精品文檔綜合實驗報告學生班級 : 電子 14-2 學生姓名 : _ 學生學號：38 指導教師： _ 實驗題目 : 智能溫控風扇楮品文檔實驗時間：2016-9-15 智能溫控風扇的設(shè)計摘要基于檢測技術(shù)和單片機控制技術(shù)，設(shè)計了一種智能溫控調(diào)速風扇。闡述了智能溫控調(diào)速風扇的工作原理、硬件設(shè)計、軟件實現(xiàn)的過程。系統(tǒng)原理簡單，工作穩(wěn)定，成木低，具有一定的節(jié)能效果。通過單片機的控制我們實現(xiàn)了電風扇的主要功能：當按下開關(guān)鍵時，系統(tǒng)初始化默認的設(shè)定溫度為25度， 如果外界溫度高于設(shè)定溫度電風扇進行運轉(zhuǎn)，如果外界溫度高于低于設(shè)定溫度則風頁不轉(zhuǎn)動，同時顯示外界的溫度?？梢栽O(shè)擔所需的溫度，并同時顯示所設(shè)定的溫度，同

2、時按加減鍵退出設(shè)定功能。電風扇的h動控制，讓電風扇這一家用電器變的更智能化?？朔似胀婏L扇無法根據(jù)外界溫度白動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速困難。智能電風扇的設(shè)計具有重要的現(xiàn)實意義。關(guān)鍵詞at89c52/溫度傳感器 / 直流電機 / 模擬風扇精品文檔1.1引言生活屮，我們經(jīng)常會使用一些與溫度有關(guān)的設(shè)備。比如，現(xiàn)在雖然不少城市家庭用上了空調(diào)，但在占中國大部分人口的農(nóng)村地區(qū)依舊使用電風扇作為降溫防暑設(shè)備，春夏（夏秋）交替時節(jié)，白天溫度依舊很高，電風扇應高轉(zhuǎn)速、大風量，使人感到清涼；到了晚上，氣溫降低，當人入睡后，應該逐步減小轉(zhuǎn)速，以免使人感冒。雖然電風扇都有調(diào)節(jié)不同檔位的功能，但必須要人手動換檔，睡著了就無能為力了，

3、而普遍采用的定時器關(guān)閉的做法，一方面是定時時間長短有限制，一般是一兩個小時；另一方面可能在一兩個小時后氣溫依舊沒有降低很多，而風扇就關(guān)閉了，使人在睡夢屮熱醒而不得不起床重新打開風扇，增加定時器時間，非常麻煩，不能兩全其美。為解決上述問題，我們設(shè)計了這套溫控自動風扇系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用高精度集成溫度傳感器，用單片機控制，能顯示實時溫度，并根據(jù)使用者設(shè)定的溫度自動在相應溫度時作出小風、大風、停機動作，精確度高，動作準確。2整體方案的設(shè)計思路2.1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at89c52進行處理， 在led數(shù)碼管上顯示當前環(huán)境溫

4、度值以及預設(shè)溫度值。其中預設(shè)溫度值只能為整數(shù)形式，檢測到的當前環(huán)境溫度可精確到小數(shù)點后一位。同時釆用pwm脈寬調(diào)制方式來改變直流風扇電機的轉(zhuǎn)速。并通過兩個按鍵改變預設(shè)溫度值，一個提高預設(shè)溫度，另一個降低預設(shè)溫度值。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖：如圖2-1所示。精品文檔圖2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2. 2方案論證本設(shè)計要實現(xiàn)風扇直流電機的溫度控制，使風扇電機能根據(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)定可靠的換擋停機控制部件。3主要原件的介紹系統(tǒng)主要器件包括ds18b20溫度傳感器、at89c52單片機、四位led共陰數(shù)碼管、風扇步進電機。輔助元件包拾電阻、電容、晶振、電源、按鍵、開關(guān)等。3

5、.1溫度傳感器3. 1.1溫度傳感器的種類和選擇目前市場上常用的溫度傳感器有ptloo,溫敏電阻，ds18b20等等。本次設(shè)計我們采用ds18b20, ds18b20是dallas公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器它具有以下特點：（1）獨立的單線接ii,只需一個接ii引腳即可通信；楮品文檔（2）多點能力使分布使分布式溫度檢測應用得以簡化；精品文檔（3）不需外部元件；（4）可用數(shù)據(jù)線供電，不需要備用電源；（5）測量范圍從-55攝氏度到+125攝氏度 , 增值量為0.5攝氏度 : （6）以9位數(shù)字值方式讀出溫度：（7）在1秒（典型值）內(nèi)把溫度變?yōu)閿?shù)字；（8）用戶可定義的，非易失行的溫度警告設(shè)置；（9）

6、告警收索命令識別和尋址溫度在編訂的極限范圉之外的器件; （10）應用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費類產(chǎn)品，溫度計和各種熱敏系統(tǒng)。3. 1 ds18b20的工作原理及其單片機的接口電路ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，主要由4部分組成：64位rom.溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報瞥觸發(fā)器th和tl、配置寄存器。其管腳排列如圖3-2所示，dq為數(shù)字信號端，gnd為 電源地，vdd為電源輸入端。圖3-1 ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖楮品文檔圖3-2 ds18b20外形及管腳由于ds18b20只有一根數(shù)據(jù)線。因此它和主機（單片機）通信是需要串行通信，而at89s51 有兩個串行端i i，所以可以不用軟件

7、來模擬實現(xiàn)。經(jīng)過單線接i i訪問ds18b20必須遵循如下協(xié)議: 初始化、rom操作命令、存儲器操作命令和控制操作。要使傳感器工作，一切處理均從序列開始。主機發(fā)送（tx）一復位脈沖（最短為480 u s的低電平信號）。接著主機便釋放此線并進入接收方式（rx）?？偩€經(jīng)過4. 7k的上拉電阻被拉至高電平狀態(tài)。在檢測到i/o引腳上的上升沿之后, ds18b20等待15-60 u s,并且接著發(fā)送脈沖（60-240 u s的低電平信號）。然后以存在復位脈沖表示ds18b20已經(jīng)準備好發(fā)送或接收，然后給出正確的rom命令和存儲操作命令的數(shù)據(jù)。ds18b20 通過使用時間片來讀出和寫入數(shù)據(jù)，時間片用于處理

8、數(shù)據(jù)位和進行何種指定操作的命令。它有寫時間片和讀時間片兩種。寫時間片： 當主機把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時，產(chǎn)生寫時間片。 有兩種類型的寫時間片：寫1時間片和寫0時間片。所有時間片必須有60微秒的持續(xù)期，在各寫周期之間必須有最短為1微秒的恢復時間。讀時間片：從ds18b20讀數(shù)據(jù)時，使用讀時間片。當主機把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時產(chǎn)生讀時間片。數(shù)據(jù)線在邏輯低電平必須保持至少1微秒；來自ds18b20的輸出數(shù)據(jù)在時間下降沿之后的15微秒內(nèi)有效。為了讀出從讀時間片開始算起15微秒的狀態(tài)，主機必須停止把引腳驅(qū)動拉至低電平。在時間片結(jié)束時，i/o引腳經(jīng)過外部的上拉電阻拉回高電平，所有讀

9、時間片的最短持續(xù)期為60微秒，包括兩個讀周期間至少1 p s的恢復時間。一旦主機檢測到ds18b20的存在，它便可以發(fā)送一個器件rom操作命令。所有rom操作命令k -*)2(ds18b20)2tliol 1 楮品文檔均為8位長。4? 1開關(guān)復位電路在單片機應用系統(tǒng)屮，除單片機本身需要復位以外，外部擴展i/o接口電路也需要復位，因此需要一個包括上電和按鈕復位在內(nèi)的系統(tǒng)同步復位電路。單片機上的xtal1和xtal2用來外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來連接單片機片內(nèi)osc的定時反 饋回路。本設(shè)計中開關(guān)復位與晶振電路如圖4-1所示，當按下按鍵開關(guān)s1時，系統(tǒng) 復位一次。其中電容cl、c2為20pf,

10、c3為10uf,電阻r2、r3為10心u11 piorr pl in pco p01 pg2 pcs p04 p05 pc6 pc7 39vcc2 38 j3 37 2 1 4 riz p13 36 5 35 p15 p16 p17 34 p33 32 p20 p21 p22 21 in 11into 22 420fy1at89c5223 1105s115 ozl t1 p23 thp24 p25 p26 p77 c21u26 i31 t?a zrm27 128 d 201 9xi x2 1 %sw-psiu29 reset rxd txd 10 11 k11 u1 7rd wr alep p

11、sen ju 1 625 lats9 0. 7 口連接，其屮p0 口需接一10k的上拉電阻， 以使單片機的p0 口能夠輸出高低電平。5位數(shù)碼管的位選wrw5分別與單片機的p2. 02, 4 口相連接，只要p2. 0、p2. 4中任一位中輸出低電平，則選中與該位相連的數(shù)碼管。wc圖4-2數(shù)碼管顯示電路4.3溫度采集電路ds18b20數(shù)字溫度傳感器通過其內(nèi)部計數(shù)時鐘周期來的作用，實現(xiàn)了特有的溫度vcct2u ir；： rt 円0(ado0op11(ad1)po1pl j(ad2)p0 2pl j(kd)h3p14(adijpo ?pij(moxi)(kd5)w jpl.f(muo)? a.d?)r

12、 qo qiq2ntaqscdgndw1q7ml vcc clk qo qi b q2 q3 a q*qs q ghd q7 ml vcc clk qo qx b q】q3 a q?q5 q$ gnd q7 mx. vcc cle qi b q? 6 人o* o* q6 gwd ct 200-$1*lnfxt ku 19:ta.l2cl!?4i 91:ac精品文檔測量功能。低溫系數(shù)振蕩器輸出的時鐘信號通過由高溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的門周期而被計數(shù)，計數(shù)器預先置有與-55 c相對應的一個基權(quán)值。 如果計數(shù)器計數(shù)到0時，高 溫度系數(shù)振蕩周期還未結(jié)束，則表示測量的溫度值高于-55 c,被預置在-55 c

13、的溫度 寄存器中的值就增加1 c,然后這個過程不斷重復，直到高溫度系數(shù)振蕩周期結(jié)束為止。此時溫度寄存器中的值即為被測溫度值，這個值以16位二進制形式存放在存儲器中，通過主機發(fā)送存儲器讀命令可讀出此溫度值，讀取時低位在前， 高位在后，依 次進行。由于溫度振蕩器的拋物線特性的影響，其內(nèi)用斜率累加器進行補償與單片機1位i/o線相連，且單片機的1位i/o線可掛接多個ds18b20,就可實現(xiàn)單點或多點溫度檢測在本設(shè)計中將ds18b20接在p1.7 口實現(xiàn)溫度的采集。其與單片機的連接如圖4-3溫度采集電路4.4風扇電機驅(qū)動與調(diào)速電路本設(shè)計中由單片機的i/o 口輸岀pwm脈沖，通過一個達林頓反向驅(qū)動器uln

14、2803驅(qū)動12v直流無刷風扇電機以及實現(xiàn)風扇電機速度的調(diào)節(jié)。u113 12 15 14 31 _l19 18 _l9piorr pll/t p12 p13 p14 p15 p16 p17 inti into t1 toewvp xi x2reset rd wr at29c52poo p01 p02 p03 p04p05 p06 p07 p20 p21 p22 p23 p24 p25 p26 p2? rxd txdalep psen 39 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 2?26 27 25 29 7圖4-3所示。j23s18b2vcc3wergnd i/o vcc

15、 10 11 30 精品文檔鍵盤控制設(shè)置溫度，通過軟件向單片機輸入相應控制指令，由單片機通過p1.7 口輸出與轉(zhuǎn)速相應的pwm脈沖，經(jīng)過uln2803驅(qū)動風扇直流電機控制電路，實現(xiàn)電機 轉(zhuǎn)速與啟停的自動控制。當環(huán)境溫度升高時，直流電機的轉(zhuǎn)速會相應按照設(shè)定的等級 有所提高；當環(huán)境溫度下降時，電機的轉(zhuǎn)速會相應的下降；當環(huán)境溫度低于設(shè)置溫度時，電機停止轉(zhuǎn)動，而環(huán)境溫度又高于預設(shè)溫度時，電機重新啟動。電路如圖4-4所示，風扇電機的一端接12v電源，另一端接uln2803的0ut7引腳，uln2803的in7引腳與單片機的p3. 1引腳相連 , 通過控制單片機的p3. 1引腳輸出pwm信號，由此控制風扇

16、直流電機的速度與啟停。系統(tǒng)選用的風扇電機為12v直流無刷電機，單達林頓反向驅(qū)動器uln2803輸入ttl信號為5v或cmos信號為615v時，輸出的最大電壓為50v,最大電流為500ma, 工作溫度范圍為070 co本系統(tǒng)中單片機i/o 口輸出的ttl信號為5v,因此此風扇電機可以用uln2803來驅(qū)動。1 2 3777p1ojt p11jt p12 p13 p14 p15 p16 p17 inti into 151431 1918t1 toea?vp xi x2 rd wrat89c52at89c52vccj35 2 1 38 37 36 powefl35 -34 3：3 3；3 一、21

17、2：2 2324 m(dt325 26 u327 1 ini in2 in3 in4 in5 in6 in7 tkt9 out1 out2 out3 out4 out5 out6 out? outs com15 25 2 17 3 16 4 1：5 14 1( 13 11 12 30 11 9 gnd 16 ul n280：1 1 vccm，9p20 p21 p22 p23 p24 p25 p26 p27 rxdtxdalzppsen :poo p01 p02 p03 p04 p05 t圖4-4風扇電機驅(qū)動與調(diào)速電路楮品文檔5軟件設(shè)計主程序流程圖如5-1所示 : 圖5-1主程序流程圖通過單片機

18、模塊檢測溫度采集模塊采集到的溫度并作出相應處理，當溫度高于25 c時，風扇電路導通，風扇轉(zhuǎn)動并隨溫度改變轉(zhuǎn)速。當溫度低于25 c時，風扇電路不通電，風扇不轉(zhuǎn)。實現(xiàn)風扇自動停止并隨溫度變化自動調(diào)速，同時顯示當前溫度。精品文檔程序?qū)崿F(xiàn)的功能是上電復位時檢測溫度傳感器ds18b20是否存在或它工作是否正常，當不存在或工作不正常時從蜂鳴器發(fā)出報警聲, 提示用戶檢查ds18b20,安裝或者更換。這部分功能由ds18b20復位與檢測子程序reset完成。當檢測到傳感器工作正常后，發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令及讀取溫度值命令，將從ds18b20讀取的二進制溫度值轉(zhuǎn)換為七段碼在led上顯示出來。顯示功能由溫度顯示子程序d

19、isp1子程序?qū)崿F(xiàn)。功能介紹： 單片機復位后， 進行初始化工作， 然后進入按鍵功能模塊，最后完成工作。 初始 化中，將ds18b20,內(nèi)部ram,包括按鍵，默認為控制狀態(tài)，溫度設(shè)定為25 c。加減按鍵同時按下進入溫度設(shè)定狀態(tài)，然后按加或減按鍵進行溫度設(shè)定，然后再次同時按加減鍵退出。結(jié)束語經(jīng)過這次設(shè)計，我覺得自己學到了不少東西。歸納起來，主要有以下幾點：（1）大學期間主要是學習基礎(chǔ)理論知識，并未真止地去應用和實踐。但是經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我接觸到了更多平時沒有接觸到的儀器設(shè)備、元器件以及相關(guān)的使用調(diào)試經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)了自己很多不足之處。我還體會到了所學理論知識的重要性：知識掌握得越多，設(shè)計得就更全面、更

20、順利、更好。（2）能夠從理論設(shè)計和工程實踐相結(jié)合、鞏固基礎(chǔ)知識與培養(yǎng)創(chuàng)新意識相結(jié)合、個人作用和集體協(xié)作相結(jié)合等方面全面的培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)。這些對?我在將來的工作和學習當中都會有很人的幫助。（3）學會了怎樣查閱資料和利用工具書。一個人不可能什么都學過，什么都懂，因此，當在設(shè)計過程中需要用一些不曾學過的東西時，就要去有針對性地查找資料，然后加以吸收利用，以提高自己的應用能力，而且還能增長自己見識，補充最新的專業(yè)知識。（4）實踐能力得到了進一步提高，在調(diào)試過程中積累了一些經(jīng)驗。精品文檔附錄1:電路總圖a0qu-21? ? 3 alllhuojry?-?-r5 (a15)kjkcvcc vcc/qi

21、 vccq?tcfm?、?/ha!ee?二-?!?-?！?-?1? muxtal：?屯prf.vl sk85c52粘品文檔附錄3：源程序#include #define ui unsigned int #define uc unsigned char sbit dq=p1 飛；sbit wro；sbit led二pl/4; uc code bmb= oxco, 0 xf9, 0 xa4, oxbo, 0 x99, 0 x92, 0 x82, 0 xf8, 0 x80, 0 x90; uc wd, fuhao, ds, a, b, g, bl, f, kg; ui xshu; void xy(u

22、i z) ui x; for (x二z;x0;x-); . void chu_shi () dq 二1; xy(16); dq 二0; xy(140); dq 二1; xy(100); void fa_song(uc f) uc i; for (i二8; i0; i) dq 二o;dq 二o;dq 二o;dq 二o;dq 二0; dq 二o;dq 二o;dq 二o;dq 二o;dq 二0; xy(l); dq 二f&oxol; xy；dq 二1; f=f?l; uc jie_shou () _ 粘品文檔uc i, b; for (i二8;i0;i)粘品文檔b 二b?l; dq 二0;

23、dq 二1; xy；if(dq二二1) b=b|0 x80; else b=b|0 x00; xy；return b; void xianshi () b二wd/100; a=wd%100/10; g=wd%10; f二xshu/1000; if (fuhao二二0) if(b!=0) if(a!二0) p2=0 x04;p0=bmba;xy(200); p2=0 x00;p0=0 xff;xy(30); p2=0 xl0:p0=bmbg&0 x7f;xy(200); p2=0 x00;p0=0 xff;xy(30); p2=0 x40;p0=bmbf;xy(200); p2=0 x0

24、0;p0=0 xff;xy(30); if (fuhaol) p2=0 x01:p0=0 xbf:xy(200); p2=0 x00;p0=0 xff;xy(30); if(a!=0)p2二0 x01;p0 p2二0 x00;p0 p2二0 x04;p0 p2二0 x00;p0 bmbb;xy(200); 0 xff;xy(30); bmba;xy(200); 0 xff;xy(30); 楮品文檔p2二0 x04;p0二bmba;xy(200); p2二oxoo;po二0 xff;xy(30); uc wl, w2; chu_shi (); fa_song(0 xcc); fa_song(0 x44); for