基于51單片機的溫控風扇設計

吳迎春

摘要：本文設計并制作了一款基于51單片機的智能溫控風扇。電路系統主要由51單片機、數字式集成溫度傳感器、數碼管顯示器、機械風扇、四位按鍵等構成。使用Proteus對電路進行仿真，得到智能溫控風扇的仿真電路圖。按照電路圖焊接完成硬件電路，并對硬件電路進行調試。調試結果表明：將實物連通電源，并設置預設溫度臨界點，便可實現隨環境溫度變化而變換檔位的智能溫控風扇。該智能溫控風扇性能穩定，適用性強，既可用做汽車冷卻風扇，也可用做其他機械或電子設備的散熱裝置。

Abstract： An intelligent temperature-controlled fan system based on single chip microcomputer is designed and manufactured in this article. The circuit system is mainly composed of 51 single-chip microcomputer， digital integrated temperature sensor， digital tube display， mechanical fan， four buttons and so on.The simulation circuit diagram of intelligent temperature control fan is obtained based on Proteus. According to the circuit diagram， the hardware circuit is manufactured and debugged. The debugging results show that： by connecting the physical object with the power supply and setting the preset temperature critical point， the intelligent temperature control fan can change gear based on the ambient temperature. The intelligent temperature control fan has stable performance and strong applicability. It can be used not only as a cooling fan for automobiles， but also as a heat sink for other mechanical or electronic equipment.

關鍵詞：溫控風扇;單片機;DS18B20

Key words： temperature control fan;MCU; DS18B20

0 ?引言

風扇作為一種散熱裝置在人們的生產和生活中都有著非常廣泛的應用。比如：在汽車水箱的內側需要安裝冷卻風扇，以保證發動機水溫保持在60-80攝氏度，使發動機具有較高的熱轉換效率;電子設備的生產和運行對環境溫度要求較高，需要風扇系統及時散熱;在我國工業發展進程中，大型機械所產生的熱量與日俱增，對溫控散熱裝置也提出了越來越高的要求以及人們在日常生活中經常要用到空調或電風扇來納涼降溫等。本文設計的智能溫控風扇可根據環境溫度自動變換工作檔位，工作性能穩定，使用便捷。

1 ?溫控風扇系統的硬件設計

本次設計選用的器件主要包括STC89C51單片機、DS18B20集成溫度傳感器、數碼管顯示器、機械風扇和一些邊緣按鍵等。溫控風扇系統使用STC89C51單片機作為控制核心[1-2]，用數字式集成溫度傳感器DS18B20直接為單片機提供實時采集的環境溫度信號[3]，單片機對溫度信號進行處理進而控制風扇電機的運轉狀態。系統的結構框圖如圖1所示。

2 ?溫控風扇系統的軟件設計

該溫控風扇的核心功能便是能夠自動根據環境溫度來調節風扇的運行狀態，那么各部分電路的功能就必須按照一定的流程去實現。

溫控風扇電路開啟運行時，首先由溫度傳感器感測當前環境溫度，調用溫度轉化函數，然后傳輸信號到按鍵，按鍵調用溫度讀取函數，掃描處理，再將信息傳送到數碼管，再調用顯示函數，顯示出當前的溫度和檔位，然后將信息輸入到單片機中調用風扇控制函數，實現對風扇運行狀態的控制。溫控風扇主程序流程圖如圖2所示。

3 ?電路仿真與硬件調試

3.1 電路仿真

利用Proteus繪制出電路原理圖，點擊原理圖上的STC89C51單片機，選擇寫好的程序，為單片機加載程序。運行電路，得出仿真結果如圖3所示，表明電路系統當前工作在第二檔位，環境溫度為35℃。

3.2 硬件調試

焊接完成了溫控風扇的硬件實物電路，如圖4（a）所示。在反復調試電路并對外部三個按鍵添加了抖動消除程序后，電路可以實現所有的預設功能。溫控風扇系統采用STC89C51 單片機作為核心控制器件，隨環境溫度變化控制風扇電機的啟停與轉速的改變。用DS18B20溫度傳感器感測環境溫度，溫度信號經STC89C51 處理后送至三極管，然后驅動風扇電機運轉。用戶可自行通過按鍵設定溫度上下限。當環境溫度超過上限溫度值時，風扇自動切換到強風檔;當環境溫度處于上下限之間時，風扇切換到常規檔位;環境溫度下降到下限值以下時，風扇停止運行。圖4（b）所示為溫控風扇正常運行時的狀態。

4 ?結語

溫控風扇是當前較為常見的一種低成本降溫工具，大到大型工業生產中機床電機的散熱，小到筆記本移動電腦中的散熱，溫控風扇的身影隨處可見[4]。本文基于51單片機設計并制作了一款智能溫控風扇。使用Proteus對電路進行仿真，得到智能溫控風扇的仿真電路圖。按照電路圖焊接完成硬件電路，并對硬件電路進行調試。調試結果表明：將實物連通電源，并設置預設溫度臨界點，便可實現隨環境溫度變化而變換檔位的智能溫控風扇。本文設計的智能溫控風扇可根據環境溫度自動變換工作檔位，工作性能穩定、使用便捷、適用性強，既可用做汽車冷卻風扇，也可用做其他機械或電子設備的散熱裝置。

參考文獻：

[1]曹燦云.智能溫控風扇的硬件實現[J].信息與電腦（理論版），2019，31（17）：123-125.

[2]賀廉云.基于單片機的智能溫控風扇設計[J].智能計算機與應用，2016（05）：105-106.

[3]厲俊.基于單片機的智能溫控風扇系統的設計與實現[J].智能計算機與應用，2019（06）：206-209.

[4]陳永益，周永宏.基于單片機的溫控風扇的設計[J].信息通信，2019（4）.