孙智敏基于MCU的温控风扇的设计

1、答辩人学号孙智敏孙智敏 1890120224 1890120224基于MCU的温控风扇的设计 课题课题班级导师信息显示与光电技术信息显示与光电技术2 2班班 姚洁姚洁目录1234选题背景及意义选题背景及意义方案论证及选择方案论证及选择各模块电路设计各模块电路设计软件设计流程软件设计流程5实物的调试实物的调试6总结和展望总结和展望1选题背景及意义意义意义低温停低温停转节约转节约电能电能散热系散热系统在工统在工业中应业中应用广用广自动调自动调温更具温更具人性化人性化1234近年来空调的普及给风近年来空调的普及给风扇市场带来巨大的冲击扇市场带来巨大的冲击传统风扇须手动换挡且传统风扇须手动换挡且其定时

2、功能不够人性化其定时功能不够人性化风扇物理降温方式比空风扇物理降温方式比空调健康，无需摒弃调健康，无需摒弃升级传统风扇，增加其升级传统风扇，增加其温控功能势在必行温控功能势在必行系统基本工作过程系统接通后，用户通过按键设置高低温度值，温度传感器感知当前温度并把信号送入单片机进行处理，在单片机的控制下，当环境温度低于最低值时风扇不运转；当温度在高低值之间时风扇低速旋转；当温度高于最高温度时,风扇全速旋转。2方案论证及选择温度传感器的选用控制核心的选择显示电路的选择123方案一：热敏电阻感知温度方案二：热电偶配合桥式测量电路感测温度方案三：DS18B20作为感测温度4调速方式的选择方案一：电压比较

3、电路作为控制核心方案二：以单片机作为控制核心方案一：采用LED数码管动态扫描方式显示温度方案二：采用液晶显示屏LCD显示温度方案一：变压器调节输出不同电压值控制转速方案二：利用三极管驱动，PWM调制进行控制热敏电阻不够敏感，热电偶测温范围过宽，达不到本系统要求的标准；DS18B20高度集成化，温度分辨率高且感测的温度信号可以在器件内部转换成数字量直接输出，非常方便直观。电压比较电路控制方式单一，不能自由设置上下限温度，不满足设计要求；单片机处理能在LED上显示温度，且能通过按键设高低温度值。液晶显示屏不能在夜间显示，易反光，价格昂贵，LED显示功耗低且数字清晰，无反光现象，驱动程序简单利用变压

4、器会导致有风速级别限制，不够人性化；变压时损耗发热，效率低;PWM调速时信号无需进行数模转换，都是以数字形式存在，抗抵干扰能力强。3各模块电路设计系统硬件分析方块图如下图：RST9P3 010P3 111P3 212P3 313P3 414P3 515P3 616P3 717X118X219GND20P2 021P2 122P2 223P2 324P2 425P2 526P2 627P2 728PSEN29ALE30EA31P0 732P0 633P0 534P0 435P0 336P0 237P0 138P0 039VCC40P1 01P1 12P1 23P1 34P1 45P1 56P1

5、67P1 78U489 C5 1/5212晶振112 MC230 PC330 PVCCC110 UFVCCVCCM风扇黑色负极红色正极VCCQ285 50Q180 50e1d2dp3c4g5S46b7S38S29f10a11S112U34-LEDVCCGND1DQ2VCC3U3DS18 B2 0R1310 K321P1DC112233445566SZSW ITCH1234K11234K21234K3R110 kR21kR310 kR41kVCCR52.2KR62.2KR72.2KR82.2KbceQ490 12bceQ790 12bceQ590 12bceQ690 12VCCPOWP24P25

6、P26P27ABCDEFGDPXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A11

7、24P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52X112MR110kR24.7k34.0DQ2VCC3GND1U2DS18B20 采用AT89C51单片机单片机主模块P2口的P0.7P0.0用于传送CPU的输出温度信号输出给LED数码管P1.6输入温度传感器感测的温度用P1.0接控制风扇转速的PWM信号。 P2口的P2.4-P2.7端口接数码管驱动电路三个按键分别接在P3口的P3.5、P3.6和P3.7端XTAL1和XTAL2片内振荡输入线接晶振电路01POWABCDEFGDPXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD03

8、9P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U3AT89C52R144.7k34.0DQ2VC

9、C3GND1U4DS18B20 采用DS18B20温度传感器感知温度温度采集及按键模块DS18B20接单片机的P1.7口，经过单片机处理后显示温度值，并与设定温度值的下限值比较，若高于或低于设定的下限值则控制电机转速进行调整三个按键一段接地，另一端接在单片机P3口的P3.5、P3.6和P3.7端口02 采用四位八段共阳数码管显示，三极管驱动数码管驱动模块POWABCDEFGDPP24P25P26P27ABCDEFGDP1H2H3H4H1H2H3H4HXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336

10、P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U3AT89C52Q7PNPQ8PNPQ9PNPQ10PNPR142k2R152k2R162k2R172k2R1

11、810kR1910kR2010kR2110kP2口的P2.4-P2.7端口接数码管驱动电路，驱动采用9012PNP三极管，利用了三极管的开关作用，三极管B端口连接限流电阻03 采用三极管驱动直流电机风扇驱动电路模块POWABCDEFGDPXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11

12、P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U3AT89C52R161kR171kR1810kQ7NPNQ8PNPABCD风扇驱动采用两个8050三极管成一个复合管驱动，PWM信号由P1.0输出脉冲电压控制风扇的运转044软件设计流程5实物的调试单片机模块设置键电源接口复位键LED数码管增加键减温键LED驱动模块DS1B20 出现的问题及解决方案 实物的调试出现的问题出

13、现的问题调试时发现出现当按钮调试时发现出现当按钮时间过长时，按键不灵时间过长时，按键不灵的问题。具体表现为：的问题。具体表现为：按下按键，先画面显示按下按键，先画面显示温度先增加一个值然后温度先增加一个值然后再减少几个值再减少几个值原因分析原因分析解决方案解决方案这种状况经分析可这种状况经分析可能是由于编程导致能是由于编程导致按键的去抖动延时按键的去抖动延时时间增长过度导致时间增长过度导致的的可以将相关的的按键可以将相关的的按键去抖动延时间隙时间去抖动延时间隙时间适量增大适量增大6总结和展望本系统以AT89C51单片机为核心，主要完成对外界环境温度信号的采集、处理、显示等功能;用protel dxp 2004软件绘制电路原理图和PCB电路印刷板图，由Protues软件进行仿真测试，程序编写采用Keil软件，用C语言编写。本设计在模拟仿真和实物运行上都较好，遗憾的是档位太少并且电路没有手动控温模块亦或人体红外线传感模块，有待