基于單片機(jī)控制的溫控風(fēng)扇設(shè)計(jì)

邵陽學(xué)院信息工程系 黃 特 許建明 陳炯明

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基于單片機(jī)控制的溫控風(fēng)扇設(shè)計(jì)

邵陽學(xué)院信息工程系 黃 特 許建明 陳炯明

【摘要】本文采用STC89C52RC單片機(jī)為主要核心，通過溫度傳感器即DS18B20，對(duì)外部環(huán)境溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后通過STC89C52RC單片機(jī)進(jìn)行處理，控制L298N直流電機(jī)模塊，來調(diào)節(jié)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電風(fēng)扇的智能控制，這樣就建立了一個(gè)電風(fēng)扇的智能控制模塊，電機(jī)隨溫度的變化而自動(dòng)改變轉(zhuǎn)速，具有智能調(diào)控的功能。

【關(guān)鍵詞】溫度傳感器；單片機(jī)；風(fēng)扇

1　系統(tǒng)工作原理

利用STC89C52RC微型控制器作為控制核心，通過DS18B20溫度傳感器實(shí)時(shí)采集當(dāng)前的環(huán)境溫度，根據(jù)外界溫度的高低改變風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)力的控制，也可以采用鍵盤控制改變風(fēng)扇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)風(fēng)力，同時(shí)可以顯示當(dāng)前的環(huán)境溫度和調(diào)節(jié)的溫度。電機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N來實(shí)現(xiàn)，在軟件設(shè)計(jì)中，設(shè)定了風(fēng)扇的最低的工作溫度時(shí)，如遇到當(dāng)前室內(nèi)溫度低于這個(gè)最低溫度時(shí)，電風(fēng)扇要求自動(dòng)關(guān)閉，當(dāng)室內(nèi)溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，電風(fēng)扇將會(huì)自動(dòng)重新開始工作。

圖1　系統(tǒng)方框圖

2　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1溫度傳感器模塊

根據(jù)電路指標(biāo)要求和節(jié)省成本考慮選用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，該溫度傳感器具有電路簡單、測量誤差小、直接輸出數(shù)字量、單總線控制等特點(diǎn)，降低了電路的復(fù)雜程度，可以直接跟單片機(jī)連接，在本設(shè)計(jì)中完全達(dá)到了測量溫度的要求。DS18B20是Dallas半導(dǎo)體公司開發(fā)的全球第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。測量溫度范圍為負(fù)55攝氏度至正125攝氏度，達(dá)到9位到12位A/D轉(zhuǎn)換精度，溫度分辨率達(dá)0.0625攝氏度。3V到5.5V的電壓范圍之內(nèi)可以正常工作，可且以采用多種方式電源接入。DS18B20還支持“一線總線”接口，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，STC89C52RC單片機(jī)只需要一根I/O口線就可以與多個(gè)DS18B20通訊，占用微處理器的I/O口資源較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。

圖2　調(diào)速電路

2.2電機(jī)調(diào)速與控制模塊

在本次設(shè)計(jì)的整個(gè)控制系統(tǒng)比較重要的電路就是電機(jī)的調(diào)速。溫度傳感器DS18B20不斷地采集外界環(huán)境的溫度，將采集到的信號(hào)輸入單片機(jī)，單片機(jī)再通過控制L298來調(diào)節(jié)PWM的輸出，在一個(gè)周期T里開關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)間與周期的比值表示占空比D。D的變化范圍是0到1之間。當(dāng)電源電壓U不變化的時(shí)候，輸出電壓的平均值U取決與占空比D的大小，改變D的值就會(huì)改變輸出電壓的平均值，從而達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，即實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)速。使施加在電風(fēng)扇電機(jī)上的輸入電壓發(fā)生相應(yīng)的改變，電壓的改變會(huì)導(dǎo)致電風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速變化就相當(dāng)于對(duì)電風(fēng)扇進(jìn)行了調(diào)速。調(diào)速電路如圖2所示。

2.3顯示模塊

采用1602LCD液晶顯示裝置顯示當(dāng)前的溫度和設(shè)定問題，最大的好處是價(jià)格便宜，溫度顯示清晰地可看見，在晚上也能看清楚，低功率，消耗量小，顯示驅(qū)動(dòng)程序的編寫也是相對(duì)比較的簡單，這種顯示電路廣泛被市場所接受。

3　程序設(shè)計(jì)

主程序模塊進(jìn)行一些初始化及外界環(huán)境溫度的讀取，LCD1602進(jìn)行溫度的顯示。根據(jù)溫度的變化單片機(jī)對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速改變，還應(yīng)完成相關(guān)的延時(shí)（如倒計(jì)時(shí)等）操作等內(nèi)容，當(dāng)溫度超出設(shè)定范圍，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)停機(jī)或選擇最高運(yùn)轉(zhuǎn)速度等不同的處理。

4　結(jié)束語

本設(shè)計(jì)是采用微控制器的對(duì)風(fēng)扇電機(jī)的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)，電路簡單可行，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字環(huán)境溫度和設(shè)定溫度大小，具有一定的智能化和先進(jìn)性，有較好的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]江世明,許建明,朱群峰,申壽云.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,2013.

[2]郁有文,常健等.傳感器原理及工程應(yīng)用(第三版)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2009.

[3]王東鋒等.單片機(jī)C語言應(yīng)用100例[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.

黃特（1993—），男，湖南岳陽人，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于邵陽學(xué)院信息工程系電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。

許建明（1977—），男，湖南武岡人，碩士，副教授，主要從事電子技術(shù)研究。

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