关于温控风扇的设计报告_.doc

.关于温控风扇的设计摘要：现代社会都讲究绿色，节能环保。在满足人们的基本要求上，能够尽可能的节约、环保。而电扇在某些场合是必不可少的。那么我们就可以设计一种可以保持环境温度一定的情况下，尽可能减少能量的消耗，降低风扇的转速。实现实时的随温度的变化来调节风扇的的转速。我们可以根据温度传感器采集环境温度，通过单片机显示出来。并且调用函数，调节占空比控制风扇的转速。这样的话，既满足了人们的需求，也大量节约了能源。关键词：节能 智能 控制 风扇1 设计要求1.根据温度传感器检测外部环境温度来控制风扇的转速。2.利用light点亮的数目来显示当前转速的等级(高、中、低)。3.显示当前检测的环境温度。4.显示当前转速级数（0-99）。2 总体设计2.1 系统组成及工作原理整体思路是：利用温度传感器DS18B20检测环境温度并直接输出数字温度信号给单片机mc9s08aw60进行处理，在LED数码管上显示当前环境温度值。并且用小灯点亮的数量来显示当前转速的等级。其中预设温度值只能为整数形式，检测到的当前环境温度可精确到小数点后一位。主要功能是采用PWM脉宽调制方式来改变直流风扇电机的转速。原理框图如图所示2.2 温度传感器的测量原理DS18B20测温原理如图所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。主要特点（1）适应电压范围宽，电压范围：3.05.5V。（2）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。（3）温范围55125，在-10+85时精度为0.5。（4）可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温。（5）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。3 硬件设计3.1 硬件组成 本设计要用到感测外部环境温度的数字型温度传感器、显示用的数码管、电风扇、小灯，当然了还有主要的大脑单片机aw60。他们之间的关系如图所示。 3.2 单片机核心模块1、MC9S08系列MCU的特点1）8-bitHCS08内核CPU；2）CPU频率可达40MHz；3）内部总线频率可达20MHz； 4）支持多达32种中断/复位源；5）片内多达60KB的在电路可编程Flash存储器，支持块保护，还具有安全加密特性；6）ADC：16通道10位ADC，自动比较功能；7）SCI：2个串行通信接口模块；8）Timers： 1个6通道和1个2通道的16位定时器/脉冲宽度调制器模块（TPM）。具有输入捕捉、输出比较、脉宽调制功能。2、单片机的最小系统 图：最小系统3.3 温度传感器电路数字式集成温度传感器DS18B20的高度集成化，大大降低了外接放大转化等电路的误差因数，温度误差变得很小，并且由于其检测温度的原理与热敏电阻检测的原理有着本质的不同，使得其温度分辨力极高。温度值在器件内部转化成数字量直接输出，简化了系统程序设计，又由于该温度传感器采用先进的单总线技术，与单片机的接口变得非常简洁，抗干扰能力强。因此，不但能够大大简化我们的工作量，同时使系统更加稳定、精确。3.4 lED驱动、显示电路3.6 小灯电路3.7 驱动电路 单片机输出的电流太小不足以支持电机的正常工作。所以我们要在电机的前面加一个驱动电路。电机的驱动电路我用的是H桥。 图：H桥示意图要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如，如图所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动。 图：软件连接的H桥4 程序设计1.1 主程序设计程序设计部分主要用到了我们学过的pwm构件、light构件、LED构件和TPM构件。 首先对温度传感器初始化；通过DS18B20温度转换的函数实现对环境温度的实时采集；温度读取完成之后，单片机温度传感器的数据进行换算，然后进行显示输出。与此同时，温度处理函数对采集到的温度进行分析处理，是否开启电机如果达到预置值要求的话，控制PWM的占空比从而控制电机的转速。同时控制小灯点亮的数目； 4.2 子程序设计 1）温度显示如果当前环境温度为C摄氏度，拆分为个位和十位。然后显示在数码管上。十位=C/10；各位=C-十位*10; 2）利用温度数据调节当前PWM的占空比各参数之间的对应关系温度（摄氏度）占空比(%)转速等级（0-99）档位（高中低）35100100高程序界面主要程序代码interrupt void isrT1Ch0In(void) unit8 temp ,sw,gw,level; DisableInterrupts(); DisableTPM1ChInInt(0); Delay(1); temp=AW60_TPM1_CHSCSTR(0) &=AW60_TPM_CHSCSTR_CHF; /输入捕捉功能接收温度信号 EnableInterrupts(); sw=temp/10; /获取温度参数的个位和十位，然后显示在数码上 gw=temp-sw*10; ledbuf1=gw; ledbuf0=sw; if (temp35) /如果温度参数大于 35度，按35度处理； temp=35; if(temp=27&temp36) /小于27度 不做处理 也就是说处理范围是大于27度 switch(temp) /分为各种温度参数下的九种情况来做不同的操作 case 27: ledbuf1=4;ledbuf2=0; /例如第一种情况 27度。 显示当前的转速40 将温度转换为占空比参数 level= 40; Light_Control(Light_Run_PORT,Light_Run,Light_OFF); /并且控制一个小灯亮，表示当前档位为低档。 break; case 28: ledbuf1=5;ledbuf2=0; level= 50; Light_Control(Light_Run_PORT,Light_Run,Light_ON); break; case 29: ledbuf1=6;ledbuf2=0; level= 60; Light_Control(Light_Run_PORT,Light_Run,Light_ON); break; case 30: ledbuf1=7;ledbuf2=0; level= 70; Light_Control(Light_Run_PORT,Light_Run,Light_ON); Light_Control(Light_Run_PORT,Light_Run1,Light_ON); break; case 31: ledbuf1=7;ledbuf2=5; level=75; Light_Control(Light_Run_PORT,Light_Run,Light_ON); Light_Control(Light_Run_PORT,Light_Run1,Light_ON); break; case 32: ledbuf1=8;ledbuf2=0; level= 80; Light_Control(Light_Run_PORT,Light_Run,Light_ON); Light_Control(Light_Run_PORT,Light_Run1,Light_ON); Light_Control(Light_Run_PORT,Light_Run2,Light_ON); break; case 33: ledbuf1=8;ledbuf2=5; level= 85; Light_Control(Light_Run_PORT,Light_Run,Light_ON); Light_Control(Light_Run_PORT,Light_Run1,Light_ON); Light_Control(Light_Run_PORT,Light_Run2,Light_ON); break; case 34: ledbuf1=9;ledbuf2=0; level=90; Light_Init(Light_Run_PORT,Light_Run,Light_ON); Light_Init(Light_Run_PORT,Light_Run1,Light_ON); Light_Init(Light_Run_PORT,Light_Run2,Light_ON); break; case 35: ledbuf1=9;ledbuf2=9 ; level=100 Light_Init(Light_Run_PORT,Light_Run,Light_ON); Light_Init(Light_Run_PORT,Light_Run1,Light_ON); Light_Init(Light_Run_PORT,Light_Run2,Light_ON); break; PWM(TPM_NUM_1,TPM1_CH_3,0x0138, level); /输出占空比来控制直流电机的转速 LEDshow(ledbuf); EnableTPM1ChInInt(); EnableInterrupt() ; 4 调试及结果电路仿真能够实现部分功能。本系统能够实现单片机系统检测环境温度的变化，然后根据环境温度变化来控