基于单片机的智能风扇控制系统设计

基于单片机的智能风扇控制系统设计

由于当今信息技术的高速发展，温度的测量与控制系统在工业和农业以及人们的日常活动中充当着一个日趋重要的角色，它对我们的日常生活具有诸多的影响，因此温度的采集以及其控制系统的开发与研究有十分重要的意义。所以温度控制现在的社会中的生产制造对风扇的运用以及人们的生活和活动中都有应用和涉及，比如在大量的工业生产制造中生产机械的散热所需要用到风扇、又例如我们日常用的笔记本电脑上的CPU风扇、家庭日常生活中用的风扇等等。伴随着我们的生活与活动中对温度需要精确控制的要求不断的增加，风扇的智能控制的应用也越发广泛，因此一件可以通过自身系统智能的对温度变化做出相应控制的智能风扇控制系统越来越成为发展的需要。因此从此目的出发，我该篇论文介绍的主要是一类基于AT89C51单片机基础上的风扇根据温度智能调控速度的设计，本设计项目以AT89C51单片机为核心点，运用到能及时并且精确的采集环境温度的温度传感器电路，同时采用了双向晶闸管对电动机加以无级调速，通过将风扇的控制中加以智能控制技术，利用周围生活或者生产的环境中的温度对风扇进行温度控制。并且可以通过收集到的外部温度，通过达林顿反向驱动装置来驱动风扇电机转动。利用检测到的外界温度与人们一开始系统中设定温度来对风扇电机的启动和停止进行智能化得控制，同时能够根据环境温度的改变智能的改变风扇的转速，以实现对温度的控制要求。同时我们还运用到LED 数码管对检测到的温度与设定的温度进行显示，更有利于度温度控制的掌控，以实现对环境温度的智能控制，并做出相应的措施来控制温度变化。

目录

1 绪论 (1)

1.1研究背景 (1)

1.2国内外研究现状 (1)

1.3研究目的与意义 (1)

1.4本章小结 (2)

2 系统总体设计 (2)

2.1设计要求 (2)

2.2系统方案规划 (2)

2.2.1硬件设计 (3)

2.2.2软件设计 (3)

2.3本章小结 (4)

3 系统硬件设计 (4)

3.1系统器件简介 (4)

3.1.1DS18B20单线数字温度传感器 (4)

3.1.2达林顿电路 (4)

3.1.3AT89C52单片机概况 (5)

3.1.4LED数码管简介 (6)

3.2各部分电路设计 (6)

3.2.1开关复位与晶振电路 (6)

3.2.2独立键盘控制原理 (7)

3.2.3数码管显示电路 (7)

3.2.4温度采集电路 (8)

3.2.5风扇电机驱动和与之相应的调速电路 (9)

3.3本章小结 (9)

4 系统软件设计 (9)

4.1程序设置 (9)

4.2温度传感器模块 (10)

4.3电机调速与控制子模块 (12)

5 系统软件调试 (13)

5.1用K EIL C51编写程序 (13)

5.2用P ROTEUS进行仿真 (14)

4.5.1P ROTEUS软件的使用 (14)

4.5.1本实物在P ROTEUS上的仿真 (15)

5.3本章小结 (20)

6 系统硬件调试 (20)

6.1实物的整体结构 (20)

6.2实物接入电源调试 (20)

6.3实物设定预设值调试 (21)

6.4实物运行工作调试 (22)

6.5本章小结 (23)

结论与展望 (23)

附录A：系统原理图 (26)

附录B：系统PCB图 (27)

附录C：系统源程序 (28)

1 绪论

1.1 研究背景状况

在现如今的社会生活中，风扇的应用是十分广泛的，它在日常的生活和生产中有着十

分重要的作用，例如在工业生产制造中的生产机械里的散热系统中对风扇的运用、又比如每个人的笔记本电脑上的散热风扇、家庭日常生活中用来降温的电风扇等。而在温度控制方面的不断进步和控制的精准，所以我们可以将已经反向指向通过温度控制以达到更精准的控制技术来降低风扇工作刚才中的噪音和相应的无用功带来的电力资源的浪费，温度控制的风扇随着研究的深入以及科研究所的进步，这项技术的优越性将会被展示出来，可以适用在诸多场合和不同的环境中，给人们带来便捷。在现在的研究成果中，温控风扇的研究水平研究达到了很高的程度了，风扇已经可以实现根据自身通过周围环境温度的改变进而智能的进行无级调速，这是该系统设计要实现的一个重要要求，简单来说就是在外界温度升到一风扇系统设定的最高值是它将自动启动风扇运转，同样的当外界温度降到相应的

设定最低值时则自动停止风扇的转动，以此来实现通过温度对风扇智能化控制。

1.2 国内外研究现状

目前风扇的发展趋势是节能、功能多样化，在外观和功能上追求个性化，像电脑控制、自然风、睡眠风、负离子功能这些本属于空调的功能，也被众多的风扇所使用，甚至还有增加照明、驱蚊等更多实用的功能。温控风扇的研究使用很早就开始了，工业控制中最为普遍，笔记本中也使用的是温控小风扇。目前的温控风扇研究最多的以单片机或基于FPGA/CPLD为控制核心，由于其运行速度快、性能稳定、数字化程度高、精度高、适应性强等特点，对电器的自动控制具有重要的意义和价值，除此以外还添加了一些其他的技术

功能，使得风扇更加人性化，对风扇行业的发展大有裨益。

1.3 研究目的与意义

近几年，伴随人们日常的生活以及科技水平的提高，家庭使用的电器化产品无论是在功能、样式等方面不断完善，并且都向着安全、实用、节能、健康、多功能等方面进行发展和研究。同时电风扇因为其低廉的价格、低耗的用电量，以及其安装和使用中便利，所以中国农村的大部分地区以及一些校园里的教师办公室和宿舍中依旧将电风扇作为降温的工具。但是现如今市场上的电风扇大多数采用的都是全硬件电路的风扇，其电路十分复杂而起且功能非常单一。并且因为现在市场上的电风扇，大部分都是手动控制机械旋钮来调节转速和定时，经常会发生没有人时风扇依然工作运转，温度已经很低了仍然在工作。因此，我们目的在于开发，设计一个新型的具有人体红外和温度传感系统来检测室内有无

人员以及室内温度。然后通过程序，与传感器来自动控制电风扇工作与停止，以及工作时

转速的大小。从而达到我们所预期的智能控制和节能环保的目的。

1.4 本章小结

由于单片机的便捷，智能，高效，操作简便，使得其更容易被人们接受使用，所以就有许多以单片机作为核心控制来实现温度控制的系统也随之产生，例如通过单片机为核心实现的通过温度控制电机的系统。该系统控制电机的自动启动和停止是通过对外界温度改变感应到的信号来实现控制的，并且可以使得风扇的转速根据环境温度的变化而进行相应的调整，这样就可以实现通过温度对风扇的智能化控制。该研究和开发可以为人们的生活以及生产带来了更多便捷之处，使得我们不仅可以提高人们的生活品质、生产效益的同时还能为节能减排保护环境做出贡献。

2 系统总体设计

2.1 设计要求

本实物的设计采用了AT89C52单片机作为智能风扇的控制器，利用DS18B20温度传感器作为该设计的温度采集元件，同时利用达林顿反向驱动器ULN2803来驱使风扇电机的转动。同时我们检测到的外界温度以及根据我们所需要而设定的温度都可以直接显示在数码管上。系统通过检测到外界温度与系统预设温度的差别，来达到对电机的启动停止以

及转速大小的智能控制。

2.2 系统方案规划

本实物的总体方案和规划是：通过DS18B20温度传感器对环境温度进行检测并且将相应的温度信息转化为数字温度信号传输给AT89C52单片机进行温度间差别的比对，同时也将外界温度和设定温度显示在数码管上。其中设定的温度数值大小是以整数形式显示出来的，实时外界温度的温度大小显示上精确到一位小数。并且该设计产品通过PWM脉宽调制方式来实现对直流风扇电机的转速加以控制。系统结构框图如下：