温控风扇系统.doc

温度控制风扇系统 (淮阴工学院 计算机工程学院，江苏 淮安，223003)摘要：温度控制风扇系统，利用DS18B20传感器测温，STC89C52单片机控制平台风扇转速来使风扇自动调速。重点对单片机与传感器之间的相互协调作用来达到温度控制风扇的功能进行了分析。该系统可以通过用户设置高、低温度值来自动调节风扇转速，使用起来方便，性能稳定,控制准确，适用于我们日常生活，以及工业生产中。关键词：单片机；温度传感器；智能控制；中图分类号: O657 文献标识码: ATemperature controlled fansystem（Huaiyin Institute of Technology,FacultyofComputerEngineering,JiangsuHuaian）Abstract：Temperature controls fan system. Temperature is tested by DS18B20 sensor, fan speed is contrled by STC89C52 MCU, so that fan can be controlled by temperature. The key is connected on the interaction between MCU and sensor to rezlize the function of temperature control the fan. High and low temperature can be setted by user to adjust the speed of fan automatically.It is used conveniently,the function is stable,you can control accurately.It is suitable for daily life and industrial production.Key word: Singlechip; Temperature sensor；Intelligent control0 引言随着科技的不断发展，家用电器不断朝着智能化发展，作为最常见的降温工具风扇，因为需要人为的手动调节风速而显得繁琐，温度控制风扇可以自动根据温度来调节风扇转速，因此有着广泛的发展前景。目前，温度控制风扇系统设计已经有了一定的成效，可以使风扇根据环境温度的变化进行自动无级调速，当温度升高时自动启动风扇，温度降低时自动停止转动，实现智能控制，现在笔记本电脑的智能CPU风扇就是很好的应用。随着技术的发展，温控风扇需要不断提高其精确度，不断降低运转的噪音以及充分提高集成度使其嵌入到更多的机械设备中，才能更广泛的被使用。1 温度控制风扇系统的原理1.1系统构成温度控制风扇系统主要有电源电路，温度传感器电路，单片机最小系统电路，数码管显示电路，电机驱动电路，按键电路和LED电路。利用温度传感器检测环境温度并直接输出数字温度信号给单片机进行处理，在LED数码管上显示当前环境温度值以及预设温度值。同时采用PWM脉宽调制方式来改变直流风扇电机的转速，并通过两个按键改变预设温度值，一个提高预设温度，另一个降低预设温度值。温 度 显 示DS18B20独 立键 盘ST89C52PWM驱动 电 机直 流电 机复 位晶 振图1系统构成框图1.2 电路模块1.2.1 按键电路键盘包括4个独立按键K1K2K3K4，分别与单片机的P1.1，P1.6，P3.2，P3.7相连接。其中按键1为上下限温度设置，按下后进行上下限温度设置，按键2为上下限温度加，按键3为上下限温度减，按键4为实物/仿真运行切换。1.2.2数码管显示电路温控风扇系统制作中选用5位共阴极数码管作为显示模块。 图2数码管显示电路1.2.3温度传感器电路DS18B20内部结构主要有四部分：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。其管脚有三个，其中DQ为数字信号端，GND为电源地，VDD为电源输入端。在温度控制风扇系统中，DS18B20数字温度传感器采集现场温度，将测量到的数据送入STC89C52单片机的P1.0口，经过单片机处理后显示当前温度值。图3温度传感器电路1.2.4电机驱动电路键盘控制设置温度，通过软件向单片机输入相应控制指令，由单片机通过P2.0和P2.1口输出相应的脉冲，经过L9110驱动风扇直流电机控制电路。图4风扇电机驱动电路1.2.5单片机最小系统电路单片机最小系统中包含电源，复位电路和时钟电路。电源向单片机供电。2复位电路确定单片机的工作起始状态，完成单片机的启动过程。时钟电路确定单片机工作的时间基准，决定单片机的工作速度。单片机通过P1.0接口接收温度传感器发送的数字信号，然后经过处理，通过P2.0和P2.1口来驱动风扇运行。图5单片机电路2 温度控制风扇系统功能2.1 系统功能的实现温控风扇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制风扇直流电机输入的变化，从而产生不同的转动速度，亦可根据键盘调节不同的设置温度，再由环境温度与设置温度的差值来控制电机。当环境温度低于设置温度时，电机停止转动；当环境温度高于设置温度时，单片机对应输出口输出的PWM信号，控制电机开始转动，并随着环境温度与设置温度的差值的增加电机的转速逐渐升高。系统还能动态的显示当前温度和设置温度，并能通过键盘调节当前的设置温度。2.2系统功能分析温控风扇系统总体上由五部分来组成，既按键与复位电路、数码管显示电路、温度检测电路、电机驱动电路。首先考滤的是温度检测电路，该部分是整个系统的首要部分，首先要检测到环境温度，才能用单片机来判断温度的高低，然后通过单片机控制直流风扇电机的转速；其次是电机驱动电路，该部分需要使用外围电路将单片机输出的PWM信号转化为平均电压输出，根据不同的PWM波形得到不同的平均电压，从而控制电机的转速，实现较好的控制效果；再次是数码管的动态显示电路，该部分的功能实现对环境温度和设置温度的显示，其中DS18B20采集环境温度，按键实现不同设置温度的调整，实现了对环境温度和设置温度的及时连续显示。33 实验验证3.1 验证过程第一步 打开开关，温度显示15.2。第二步 设置上限温度20。第三步 设置下限温度10。第四步 当温度在上下限温度之间，风扇低速运行，一盏指示灯闪烁。图6 风扇低速运行第五步 设置上限温度12。第六步 温度处于上限温度之上，风扇全速运行，两盏指示灯闪烁。图7 风扇全速运行3.2 实验结果分析打开温控风扇，温度显示与室内温度吻合。首先设置使室温在上下限温度之间，风扇低速运行，一盏指示灯亮，与预期结果一致。再设置使室温处于上限温度之上，风扇全速运行，两盏指示灯亮，与预期结果一致。最后关闭总开关，风扇停止运行。温度控制风扇器正常运行，可以达到预期的效果。4 结论通过设计温度控制风扇系统，可以实现风扇的自动化，将人们从手动调节风扇力度中解放出来，使风扇能够根据温度的变化来自动调节风力大小。温度控制风扇系统可推广到各种电动机的控制系统中，实现电动机的转速调节。在生产生活中，温控风扇系统可用于简单的日常风扇的智能控制，为生活带来便利；也可以用于电脑的散热器，更好的保护电脑。但还是有很多需要改进的地方，例如缩小体积，实现嵌入式，减少能源的消耗等方面，从而更好的运用到日常生活中。 参考文献1李广弟.单片机基础M.北京