基于單片機的智能溫控風扇設計

賀廉云

摘要：本次設計是基于單片機的智能溫控風扇。以STC89C52單片機為核心，可以實現對風扇的有效控制。可以根據需要設置不同的溫度，如果溫度在設定值最大值和最小值之間時則啟動風扇弱風檔，如果溫度超過設定的數值時將會變到大風檔，如果溫度低于最小值時風扇停止轉動，啟動什么風擋由外部溫度決定。測得的溫度值保存在溫度傳感器DS18B20內部ROM中，斷電后保存的數值不變。基于單片機的智能溫控風扇可以滿足人們的不同需要，具有一定的實用意義。

關鍵詞：單片機；溫度傳感器；智能控制

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

Design of Microcomputer based intelligent temperature control

HE Lianyun

（Mechanical and Electronic Engineering Department， Dezhou University，Dezhou Shandong 253023，China）

Abstract：This design is based on the MCU intelligent temperature control fan. The paper applies STC89C52 microcontroller as the core， which can achieve the effective control of the fan according to the needs of different temperature. If the temperature value stays within this range between the set maximum and minimum value， the fan could start weak wind profile； if the temperature exceeds the set value ， the fan will change to the strong wind profile； and if the temperature is lower than the minimum value， the fan could correspondingly stop rotating.That is to say， starting the windshield is decided wholly by external temperature decision. The measured temperature values stored in the DS18B20 internal temperature sensor ROM， with constant power saving value. Intelligent temperature control fan MCU can meet the different needs of people， and has good practical significance.

Key Words： single chip microcomputer； temperature sensor； intelligent control

0 引言

21世紀是電子信息化的時代，溫度控制器在各個領域都獲得了廣泛的應用，其最大的優勢就是可以實時監測溫度變化并進行自動控制，能夠智能全面地滿足人們的實際需要。基于單片機的智能溫控風扇是應用單片機系統設計研發的一個小型控制系統。溫控風扇能夠隨著溫度的改變，自行調整檔位高低，繼而控制風速的大小，用戶也可以根據自己的具體需要來手動設定檔位值，呈現出實用性和個性化的十足優勢，可應用于家庭、賓館等各類對溫度經常提出高端要求的真實場所。系統的效率高，成本低，而且其使用壽命長，能夠帶來可觀的經濟效益，因而具有廣闊的發展前景和市場潛力[1]。本文即針對這一課題展開完整詳盡論述。

1 系統整體設計

系統設計框圖如圖1所示。

由圖1可知，整個系統包括5個模塊，分別是鍵盤輸入模塊，數字溫度傳感模塊，電機控制模塊、溫度的測量和顯示模塊以及單片機最小系統。具體來說，系統應用溫度傳感器DS18B20測量環境溫度，轉化成數字信號后輸入給STC89C52單片機，并在LED數碼管上顯示相應的溫度。也可以通過鍵盤按鍵來進行最大、最小值的設定，再由單片機控制完成指定設置功能[2]。

2 硬件電路設計

2.1單片機最小系統電路設計

STC89C52是STC公司生產的一種CMOS的8位微控制器。STC89C52不但使用了MCS-51系列單片機的經典內核，而且加入了眾多的改進，使求獲得更為強大的應用拓展實用功能。STC89C52在擁有靈活的8 位處理器的同時，更可以實現在系統可編程Flash，因此該單片機已然成為當下常規嵌入式系統開發的主流首選[3]。

主控制最小系統電路如圖2所示。

2.2 溫度采集電路[4]

除主控電路外，本文還重點設計了溫度采集電路。電路中選用了DS18B20溫度傳感器，可以做到一根總線上掛接多個DS18B20，DS18B20溫度傳感器是通過內部的時鐘電路發揮作用，最終實現溫度的測量。單片機I/O口和 DS18B20溫度傳感器的連接如圖3所示。

2.3 獨立按鍵連接電路

本次研發中，特征設計方面還有3個獨立按鍵，分別連接單片機的P2.0口、P2.1口和P2.2口，另一端接地，如圖4所示。按下P22鍵可以自行設置溫度，而按下P21鍵可以使設置的溫度上限值升高，按下P20鍵則可使設置的溫度下限值減小。用戶可以根據自己的實際需要設置調控溫度，簡單方便。

軟件設計中，程序初始化函數可實現對DS18B20的啟動初始化，與此同時溫度讀取函數提供對數據的讀取和轉化功能，而鍵盤掃描函數則是根據用戶的需求來設定溫度可控的上限、下限值。此后，溫度處理函數還將對采集得到的溫度數據進行分析整理，其結果數據即可成為風扇控制函數發出指令來操縱對風扇電機的啟停及轉速調節等行為動作的實施依據[5]。

4 仿真與分析

本文研究中，針對上述軟硬件的關鍵主題設計，選用了Proteus進行仿真[6]。仿真系統結構設計如圖6所示。

由仿真實驗結果可以表明，系統先期設定了溫度，風扇電機可以根據溫度的升高降低而相應地控制電機風速的變化。當溫度低于下限值時，風扇停止轉動；當超過上限值時，風扇轉速提高，風速達到最大。

5 結合語

基于單片機的智能溫控風扇采用DS18B20傳感器，將檢測到的溫度轉化為數字信號，單片機對輸入的數字信號進行分析處理，當溫度高于上限值時，風扇全速旋轉；當溫度低于下限時，風扇停轉；當溫度處于上限值與下限之間時，風扇開始平穩轉動。系統以單片機和DS18B20傳感器為核心，具有溫度顯示和控制風扇轉速的功能。

參考文獻：

[1]榮俊昌.新型電風扇原理與維修[M]. 北京：高等教育出版社，2004：22-30.

[2]何立民.單片機應用系統設計[M].北京：清華大學出版社，2006：8-10.

[3]楊子文.單片機原理及應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2006：12-16.

[4]陳圣林，王東霞. 圖解傳感器技術及應用電路[M].2版. 北京：中國電力出版社，2016： 10-15.

[5]王福瑞.單片微型機測控技術大全[M].北京：北京航空航天大學出版社，2003：12-14.

[6] 程國鋼. Proteus原理圖設計與電路仿真就這么簡單[M].北京：電子工業出版社，2014：26-37.