论文-自动温控制电风扇系统设计

1、 IV 炎炎夏日酷热难耐，如今人们发明了空调降暑，但是空调吹出的凉爽并不是自然风，无益于人们的生活健康，而且空调比较耗电，并不经济。电风扇作为传统的降温加电有其独特的降温优点，吹出的自然风让人心旷神怡，而且经济实惠。而且考虑到传统的风扇只分为几个档位的调速，只能在一个档位上以固定的速度转动，无法根据外界的温度来调节转速，来送出给人们合适的风速。根据以上的情况，我们设计了自动温度控制风扇，此风扇的主要核心是AT89C51单片机，至于外界的温度探测我们使用温度传感器DS18B20。本次设计出的风扇主要想达到的预期目标功能为：首先我们设置了初始温度范围，当按下开关时，温度就自动的设置在初始温度24度

2、29度，如果外界温度高于设定的温度电风扇进行全速运转，如果外界温度在设定的低温与高温之间风扇就会降速运转，若外界温度低于初始设定的低温时，风扇则停止工作。至于如何能通过视觉直观的看见外界的温度则采用了数码管显示外界的温度，而且可以显示出我们所设置的温度范围，同时加减键可以控制温度设定温度版块的退出。 本设计阐述了温控风扇的工作原理，硬件设计，软件实现过程。本设计的原理比较简单，采用的元器件从功能的实现能力和经济出发，做到了经济实惠，而且简单易操作。关键词:温度传感器DS18B20，单片机，风扇，直流电机Abstract Hot summer is unbearably, and now peo

3、ple invented air conditioning down summer, but the air conditioning was not naturally cool wind blowing, is not good to healthy peoples lives, and air conditioning more power, not economic. As a traditional cooling fan powered cooling has its unique advantages, natural wind blowing people feel good,

4、 and affordable. And taking into account traditional fans were divided into several stalls governor, only to fixed speed rotation in a stall, unable to adjust the speed according to the outside temperature, to send to the people the right wind. Based on the above, we designed an automatic temperatur

5、e control fan, the main core of this fan is AT89C51 microcontroller, as we use the outside temperature probe temperature sensor DS18B20. The design of the fan mainly want to achieve the desired objectives functions: First, we set the initial temperature range, when the switch is pressed, the tempera

6、ture is automatically set at an initial temperature of 24 degrees to 29 degrees, if the outside temperature is higher than the set The temperature of the fans were running at full speed, if the outside temperature is between the low and high temperature setting fan will slow down the operation, if t

7、he outside temperature is below the low initial setting, the fan dose not work. As to how to see the world through the intuitive visual temperature is adopted digital display outside temperature, and shows that we can set the temperature range, the temperature may be controlled while subtraction key

8、 set temperature area exit.This design describes the working principle of temperature-controlled fan, hardware, software . The principle of the design is relatively simple, using components from the ability to achieve and economic functions of departure, so that affordable, and easy to operate.Keywo

9、rds: temperature sensor DS18B20, SCM, fan, DC motors目 录摘 要 PAGEREF _Toc357593676 h I HYPERLINK l _Toc357593677 Abstract PAGEREF _Toc357593677 h II HYPERLINK l _Toc357593678 目 录 PAGEREF _Toc357593676 h I PAGEREF _Toc357593676 h I PAGEREF _Toc357593676 h I TOC o 1-2 u t 标题 3,3 1 绪论 PAGEREF _Toc3523269

10、04 h 11.1 课题研究的背景 PAGEREF _Toc352326905 h 11.2 研究的主要内容 PAGEREF _Toc352326906 h 11.3 应解决的关键问题22 方案论证 22.1 温度传感器的选用22.2 控制核心的选择32.3 显示器的选择32.4 调速方式32.5 控制执行部件42.6 总体方案选择43 系统的硬件设计53.1 硬件电路设计概述53.2单片机电路设计53.3 复位电路的设计63.4 时钟电路设计73.5 温度检测和显示电路73.6 电机调速94 系统的软件设计104.1 主程序模块104.2 数字传感器模块和显示子模块114.3 电机调速与控制

11、子模块135 联调与测试145.1仿真145.2硬件调试15结论18参考文献19附录A：系统原理图20录录B：系统仿真图21附录C：系统PCB图和实物图22附录D：系统源程序241 绪论1.1 课题研究的背景 随着科技的发展，空调的性能越来越好，既能升温又能制造凉爽，而且价格方面持续下降，因此空调越来越受到人们的亲睐，与空调相比同样有制冷效果的电风扇的人气日趋下降。人们因此认为电风扇终将被空调所取而代之，风扇的产业终将不复存在。事实真的是这样吗，作为有些业内有远见的人士则认为，家用的电风扇并不会因为空调性能价格的优势从市场上消失，反而最近几年风扇的销量在稳步上升。出现此种情况的主要原因是空调虽

12、然可以有很好的降温效果，但是它的降温制冷是迅速的降温，对于孩子和老人来说，免疫力不是很好，温度的骤降更容易导致他们感冒，考虑如此他们更愿意选择吹出自然风的风扇，因为风扇吹出的风更温和舒适。而且电风扇在价格方面有绝对的优势，空调价格再低再降，也不会低于家用风扇的价格。风扇在耗电量上也是空调所无法媲美的，总所周知，空调的耗电量相对来说还是比较大的，且风扇的构造简单易操作易安装。 随着人们对对生活质量的要求越来越高，传统的电风扇已经无法满足人们高质量生活的标准。现代科技逐步向智能化发展，人们更青睐于自动化的操作，因此由微特电机作为主控制的风扇应运而生。 生活中我们经常会遇到很多设备都与温度相关，现在

13、人们的生活条件都上升了，越来越多的家庭用上了空调，但是在中国这个发展中国家，绝大部分的中国农村家庭还是使用着传统的家庭风扇来降温避暑，风扇占领了市场的半壁江山，中国四季分明，春夏交替时节昼夜温度的差别比较大，白天温度很高，人们需要风扇高速转动来降低温度，但是到了晚上气温有所下降，此时的风扇我们所希望的是它能降低转速，防止高风速使人着凉感冒，但是晚上人们正在熟睡，无法控制风扇的档位，人们就考虑采用设置定时的装置，来定时关闭风扇，但是这种做法时间有很大的限制，有时候夜幕温度并没有降低到人们舒适熟睡的温度，风扇就被定时装置所关闭。人们就会被迫起床去重新启动风扇，这样影响了人们的睡眠质量，也影响了人们

14、的心情，而且再次起床重新定时有可能这一次设置的时间比较长，当夜幕温度已经降的比较低的时候，风扇还在继续吹，这样比较容易使人感冒。考虑到这些，为了给人们一个舒适的温度环境和睡眠，我们设计了自动温度控制风扇，此种风扇精度高动作迅速，能根据外界的温度做出不同的动作，当外界温度比较高时风扇就会全速转动，达到最高风速，当外界温度在我们设定的温度范围之间时，风扇就会中速转动，当外界温度低于我们设定的最低温度时，风扇就会自动关闭停止转动。此风扇的灵魂系统则是单片机和温度传感器，同时此系统也集成了数码显示能显示实时的外界温度和所设定的初始温度范围。1.2 研究的主要内容本设计的核心灵魂器件是单片机AT89C5

15、1，对于外界的温度探测我们选用了温度传感器DS18B20，从而设计构成了风扇自动控制系统的主要框架，对外界温度进行及时检测，风扇自动调节转速，输送舒适风。实现“温度高、风力大、温度低、风力弱”的性能。另外，系统的各个模块的关闭和启动则由红外接收和发射装置来实现控制操作和遥控。用户可以设定一个温度范围最低工作温度和最高温度之间，在外界温度低于设定的最低温度时，风扇不工作，当室内温度在所设定的温度之间时候，风扇中速转动，当室内的温度大雨我们最初设定的最高温度上限时，风扇被输入最大电压，转速最快，给人输送最大风力，及时降温。本设计主要内容如下：(1)设定两个档次的风速，由用户通过键盘来设置(2)当室

16、内的温度低于开始设定温度温度范围的最低值的时候,风扇自动断电关闭停止工作。(3)当外界温度探测到在所设定的工作温度范围内的时候,风扇以慢速转动。(4)当外界的温度比所设定的温度上限高的时侯,风扇以最高转速运转输送强劲风力。1.3 应解决的关键问题1、对主要硬件电路设计焊接。2、焊接技术的熟练要多练习，以防在实物焊接时候造成物件损坏带来损失。3、再者在电路板上电子元器件的合理排列。2方案论证本设计要实现通过温度的变化来改变风扇的转动的速度，这样它就需要有较高的精确度，较高的分辨率，能够在外界温度变化时做出自己的动作。而且在风扇换挡或停机时要安全可靠稳定。同时考虑元器件的经济成本，以最低的成本来达

17、到设计的成功。21 温度传感器的选用选择温度传感器的方案如下：方案一：人们都知道热敏电阻可感测温度，因此方案一我们就用热敏电阻来做核心元件来感测室温，通过运算放大器放大由于温度变化引起热敏电阻电阻的变化、进而导至的输出电压变化的微弱电压变化信号，再通过模数转换器把模拟信号转化变为数字信号再输入到我们的单片机进行处理。方案二：还有一种感测温度的方法就是用热电偶来探测外界温度，同时使用桥式电路，模数转换电路和放大电路，外界温度细微的变化信号输给单片机的内部进行分析和处理。方案三：方案三我们可以直接用温度传感器DS18B20来探测室温，该器件的优点就是它非常简单，它直接就通过数字的形式输出温度信号发

18、送给单片机，接下来的信号处理就交给单片机。对于方案一，在经济方面考虑热敏电阻它比较便宜，而且它比较普遍很容易得到，但是对于温度控制风扇对于温度的精确性要求，它也有很多的致命性缺点，热敏电阻的精确性不高，无法探测外界温度的细微变化，在它采集信号、把信号放大和转换的时候会产生较大的误差和失真，并且大家都知道热敏电阻的R-T关系并不是线性的而是非线性的，因而它本身的性质对于温度的变化就会产生各种误差，虽然可以通过一定的电路方案来纠正靠近准确，但这种纠正毕竟是有限的，而且还会使电路系统更为复杂。故而我们排除了此种方案。对于方案二，方案二为了提高器件对于温度的敏感和器件的线性降低器件非线性的误差，我们采

19、用了热电偶配合桥式测量电路来测量温度，它的测量温度范围很广，测量范围最低可以达到零下50摄氏度最高的温度它可以达到到1600摄氏度。但是它的电路也是比较复杂的，温度的分辨率依然很低，远远达不到我们所设计温度控制系统的要求。因此我们也排出了此种方案的可能性。对于方案三，方案三我们用到了温度传感器DS18B20，它具有数字式高度集成的特点，大幅度的削减了转换电路和外界电路的误差。它的探测温度的原理与以上的方案都不同，有很大的质的区别，它对温度的高分辨率就是它突出的的优点。且此器件用了很先进的单总线技术，因此与单片机的接口简单、简洁、方便，同时提高了抗干扰能力。DS18B20的详细参数介绍可以在下面

20、“硬件设计”中的器件介绍中查看。22 控制核心的选择方案一：方案一我们用电压比较电路来控制。热敏电阻或热电偶作为温度传感器，把温度的信号变化为电信号再把电信号放大，再用集成运放组成比较电路判断并且控制风扇转动的速，根据探测到的外界温度高低处于某个时将把风扇的档位变化到不同的档位，达到适当的风速转动。方案二：用单片机来实现控制。至于温度的判断可以通过软件的编程来实现，并通过端口来输出信号进行控制。对于方案一，方案一的电路设计并不复杂比较简单采，很容易于实现设计要求，并且省去了编写软件程序的复杂过程，但是方案一的设计太单一单调，无法实现自由易操作的设置所需要的上下限温度范围，对于不同环境下用户有不

21、同的要求无法实现不同的温度动作，因而此种方案并不理想。对于方案二，此方案用单片机来控制，并且编写程序，它能把传感器探测到的外界温度通过显示电路来直观的显示出来，给人直观的感受，而且用户对于不同的温度要求可以通过接口键盘自由的设定，满足用户对自动化智能化的全面需求。并且程序判断温度还有个明显的优点，那就是探测温度的精确度有很大的提升，对周围环境细小的温度变化都能精确的探测。所以我们采用方案二来实现设计。23显示电路的选择方案一：采用五位共阳数码管显示温度，动态扫描显示方式。方案二：采用液晶显示屏LCD显示温度对于方案一，方案一最大的突出优点就是成本低，而且温度的显示比较直观，同时发光夜晚也可以较

22、清晰地看见，消耗电能很低，编写显示驱动的程序也是比较简单。但是它也有一个小小的缺点，就是扫描显示方式是使五个LED顺序点亮，故而它会闪烁显示。但是我们可以根据人类眼睛视觉特点察觉，来增大数码管的扫描周期，消除闪烁影响。对于方案二，方案二我们采用了液晶体显示屏，它的优点大家都不言而喻，它能显示优美的字符，而且最主要它还能显示图形，这样比较直。但是它的缺点就是我们不予考虑使用它的原因，那就是它的价格相对于数码管来说并不便宜，且驱动程序复杂。所以从经济、实惠、够用的原则考虑，我们采用方案一。24调速方式方案一：调速我们用变压器来控制，通过变压器将220V电压降压到不同层次的电压，输送给与风扇叶相连的

23、电机，从而控制了电机的转速，这样就控制了风扇风力的大小。方案二：采用晶闸管构成无级调速电路。对于方案一，调速我们可以控制给风扇电机的电压来控制电机转动速度，于是我们就想到了变压器，但是它限制了风速的级别，不能更好的为我们服务。并且变压得过程中会有电损，造成浪费，且不怎么安全。对于方案二，导通角大小通过点位器来控制，实现了由全风速到风扇停止运行的无级别调速，实现了自由变化的风速。且降低了经济成本的付。所以综合考虑我们采用了方案二。25控制执行部件方案一：我们采用模数转换控制，通过单片机把温度数值送给模数转换器，再由模数转换器转换出产生模拟的信号来控制晶闸管的导通角大小，配合无级调速电路来控制风扇

24、风速的大小。方案二：方案二我们想到了我们学过的继电器，通过单片机来控制继电器接有晶闸管导通角的电阻的接入电路与否，根据室内温度的高或低在相应管脚送出高或低的电平，从而判定某个继电器的导通角控制电阻是否导通。（详见4.2.4）对于方案一，该方案的模数转换芯片价格比较高，性价比不高。对于方案二，虽然此种方案只能实现在不同温度下弱/大风两级调速，但是它的价格便宜，控制稳定可靠，而且考虑到此两级的调速对于本风扇系统的设计已经满足要求，故而我们综合考虑用方案二来设计。2.6总体方案选择本次设计我们的主要控制通过AT89C51单片机来实现，外界温度的检测我们用温度传感器DS18B20。通过温度传感器把采集

25、到温度信号通过转换变为电信号，再把但是转换的电信号比较微弱，因此我们通过放大器把电信号放大，再把放大的电信号经过经过数字，输送给单片机的内部处理数据，并且用数码显示放在外围来显示外界的实时温度。本次设计我把设计粗略的分为了硬件设计和软件设计两大部分。硬件主要是用传感器监测温度、采集温度、显示实时温度和电机的控制等。软件部分主要负责了对探测的温度处理和温度显示并且通过处理信号后进行控制等方面的功能。如图2-1总体结构框图图2-1系统总体结构框图3 系统的硬件设计3.1 硬件电路设计概述温度控制系统中硬件设计的工作量比较大而且比较复杂，需要收集资料设计主体方案等。在设计过程中逐步完善。但只要自己亲

26、自动手实践准备，硬件部分不会出现太大的问题。硬件电路的设计方案应注意几个重点：第一：整个系统的控制中心大家都知道那就是单片机。AT89C51单片机的功能性比较强，大大的降低了设计电路的复杂性。同时它的内部空间足以满足本次设计的要求。而且它的集成度很高，有良好的可靠性，同时还有较强的控制能力，对功耗的控制也十分优秀，以及拥有优秀的扩展性，能在较低电压下工作。第二：单片机控制，温度传感器 DS18B20探测实时温度，而且传感器电路并不复杂易于连接，软件方面的设计也比较简单，完全符合本次设计要求。第三：采用数码管作为显示模块。虽然数码管的显示限制较大，但在本设计系统中能完全显示温度值，价格也较便宜，

27、比较经济，综合考虑情况下，数码管更适合智能温控系统的设计。第四：考虑到ATC89C51芯片内部的RAM空间不多我们可以在系统多预留RAM空间，如果系统增加了对外部RAM空间的配置，则根据需要机多预留一点空间。若要进行大批量数据的处理，则应预留足够大的RAM空间，以不时之需。第五：在控制系统设计完毕后，进行最终试用时有可能会出现之前没有预料到的情况。这时采用软件设计改进的方式往往无效。我们就要预留一些输入输出口，在需要的时候派上用场。第六：为系统控制留后续设计余地。当进行控制系统设计时，往往要多考虑预期会发生的情况，为后续改进扩展留后路。这样当系统需要进行某方面调整时不用重新再设计。只需进行扩展

28、设计即可。3.2 单片机电路设计单片机在价格方面比较便宜而且功能性很好，因此应用普遍，受到了人们的亲睐。它有功能齐全，应用可靠，抗干扰能力强等诸多优点。单片机有很多种类，例如4位、8位、16位、32位、64位单片机。但应用的最为广泛的是8位。Atmel公司高密度非易失性存储器的技术造就了单片机的高性能。单片机与工业方面的产品80C51系列产品指令和引脚能够完全兼容。使用方便，解决了很多繁杂手段。根据综合考虑了本次的温度控制风扇的设计的要求，本次设计我们就用AT89C51。如图3-1 AT89C51单片机。图3-1 AT89C51单片机3.3 复位电路设计复位就是指让单片机在起始的状态，并且从起

29、始状态开始启动运行。RST引脚是AT89C51的复位端，单片机要想复位，就要使得这个引脚保持高电平至少两个周期。内部复位电路在每一个机器周期会对斯密特触发器的输出端进行采样。RST引脚的会有噪声干扰，解决这个问题就可以通过该触发器来抑制。复位期间不会有ALE信号，而且内部RAM不要断电，其中的数据信息会一直保存不会被丢失，换句话来说在复位之后，受到影响的只是SFR里内容。内部RAM中的数据一点也不会受到影响。外部的复位分为上电复位和按键电平复位。由于单片机运行过程中，其本身的干扰或者来自外界的外界干扰会导致出现差错。出现这种情况复位键重新开始就派上了用场。为了本次运行调试操作的方便，我们的复位

30、电路选择了按键复位的形式。自动温度风扇控制系统中复位电路由硬件复位电路和软件复位组成。自动温度控制风扇系统中硬件上电复位电路和手动电路由电容C1、电阻R1、R2和按钮组成。当接通电源电路导通时，单片机会发生上电复位，即高电平复位。此时电容在充电过程中，上电复位电路会暂时导通，并在电阻R1的两端会产生一个电压降，这时微控制器单片机的复位脚上得到一个高电平，一段时间后电容会因为充满电造成断路，微控制器单片机的复位脚上的高电平则会慢慢减小至零，此时为低电平状态，这时微控制器单片机完成上电复位过程，程序开始执行。本次设计当我们需要复位时直接按下复位键就可以进行复位。其电路图如图3-2所示。 图3-2

31、复位电路3.4 时钟电路设计 大家都知道对于单片机来说时钟电路就是它的心脏，单片机的工作的节奏都由时钟电路来控制。51单片机的型号各不相同，因此他们允许的时钟频率也不相同。其中最为经典的还是12MHZ。在AT89C51的内部有一个反相的振荡放大器，这个反向振荡放大器的输入和输出端分别为XTAL1和XTAL2。这个反向放大器可以在片内配置振荡器。比较为我们所常见的有石晶振荡和陶瓷振荡，这两种我们都可以采用。除了内部的反向振荡，51系列的单片机也还可以使用外部时钟，但是使用的时候要注意在外部的时钟必须从XTAL1输入而且XTAL2要处于悬空的状态。本次温控风扇的设计我们采用的就是晶振频率是12MH

32、Z的。其时钟电路如图3-3所示。图3-3时钟电路3.5 温度检测和显示电路 通过上面的种种讨论，别的方案需要多次试验检测，过程太繁琐而且不能保证准确性。所以我决定选用性能和价格方面都比较好的DS18B20数字式温度传感器，它可以直接把模拟的温度信号直接转化为数字信号，这样就大大的简化了电路的构造，降低电路的复杂程度，大幅度提高了电路运行的稳定性能。图3-4为温度采集电路。图3-4 温度采集电路温度值/ 数字输出（二进制） 数字输出（十六进制） +125 0000 0111 1101 0000 07D0H+85 0000 0101 0101 0000 0550H+25.625 0000 0001

33、 1001 0001 0191H+10.125 0000 0000 1010 0010 00A2H+0.5 0000 0000 0000 1000 0008H0 0000 0000 0000 0000 0000H-0.5 1111 1111 1111 1000 FFF8H-10.125 1111 1111 0110 1110 FF5EH-25.625 1111 1111 0110 1111 FF6FH-55 1111 1100 1001 0000 FC90H表1 部分温度值与DS18B20输出的数字量对照表DS18B20温度传感器的主要特点：第一：传感器有其自身独有的接口方法，与单片机通过简单

34、连接就能实现双向连接。第二：温度传感器接入系统不需额外的连接设备。第三：有简单的供电方式。温度传感器只需一个数据线就能实现供电。第四：温度传感器的检测温度范围较广，能进行精确检测。第五：温度传感器的读数方式能通过箱单片机录入相关程序来控制。第六：允许手动设置报警信息的上下限。第七：安全性较大。即使接入电路方式错误，但不会发生损毁现象。第八：多个温度传感器可使用多点检测方式使温度检测更精准。DS18B20温度传感器的引脚介绍：DS18B20引脚分为：IO口为输入输出端口，数据输出方式为漏极开路输出，IO口外接上拉电阻后在常态下呈现高电平状态。UDD指代的是可选的外部电源端口，并且在它不使用的时候

35、可把它直接接地。GND是指接地，NC是指空脚。3.显示电路 我们比较常用的显示器件有两种：发光二极管，简称LED和液晶显示器，简称LCD。两者比较二极管比较便宜，搭配比较活跃，且易于与单片机接口连接；液晶显示器突出的优点就是可以显示图形，但是它构造比较复杂，接口不方便，且购买成本较高，不经济实惠。本设计本着实用的原则，我们的系统显示就采用发光二极管作为显示器件。图3-5为发光二极管图3-5发光二极管3.6 电机调速除了系统的单片机是一个重要方面，整个系统还有另一个重要的控制核心，那就是电机调速。通过控制并且改变三极翻出的导，这样就改变了输出端的电压，继而改变了输送给风扇电机的电压值，不同的电压

36、值风扇就有不同转速，实现了风扇在不同档位的无级调速。双向可控硅的导通条件如下：(1）阳-阴极间加正向电压；(2）最为重要的就是在控制极和阴极之间要有正向的触发电压电压；(3）可控硅的最小维持电流要小于阳极电流。 电机控制模块设计电机控制模块我们主要用双向可控硅的光耦,它的重要组成部分有三个，分别是光电隔离、过零触发、过零检测。设计的可控硅触发电路原理图如图3所示。其中电机负载为RL，它的工作原理是:用户的参数设置通过单片机来响应,我们可以在输入输出口输出一个高电平，通过反向器来给予反向，送出一个低电平，这样光电耦合器就导通了。 同时触发双向可控硅, 使工作电路导通工作。给定时间内,负载得到的功

37、率为: 上式中:（P 负载得到的功率 kW）； n （给定时间内可控硅导通的正弦波数）； N （给定时间内交流正弦波的总个数）；U（可控硅在一个电源周期全导通时所对应的电压有效值V）； I（可控硅在一个电源周期全导通时所对应的电流有效值A）。由上面公式可知当U 、I、N 为定值时, 只要改变n 值的大小即可控制功率的输出,从而调节转速。如图3-6为电机控制图。 图3-6 电机控制图4系统软件设计本系统的运行程序采用C语言编写，采用模块化设计，整体程序由主程序和显示、键盘扫描、红外线接收以及电机控制等子程序模块组成。4.1 主程序在主程序进行初始化后，开始反复检测各模块相关部分的缓冲区的标志，如

38、果缓冲区置位，说明相应的数据需要处理，然后主程序调用相应的处理子模块。如图4-1所示。图4-1 主程序模块流程图4.2 数字温度传感器模块和显示子模块如图4-2所示，主机控制DS18B20数字温度传感器完成温度转换工作必须经过三个步骤：初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。单片机所用的系统频率为12MHz。根据DS18B20数字温度传感器进行初始化时序、读时序和写时序分别可编写3个子程序：初始化子程序、写子程序、读程序。 图4-2 数字温度传感器模块程序流程图DS18B20芯片功能命令表如下： 命令 说明 协议READ ROM 读取激光ROM64位 33HMATCH ROM 匹配ROM 55

39、H SKIP ROM 跳过ROM CCHSEARCH ROM 搜索ROM F0HALARM SEARCH 告警搜索 ECHWRITE SCRATCHPAD 把字节写入暂存器的地址2和3 4EHREAD SCRATCHPAD 读取暂存器和CRC字节 BEHCOPY SCRATCHPAD 把暂存器内容拷贝到非易失性存储器中 48HCONVERT T 开始温度转换 44HRECALL E2 把非易失性存储器中的值召回暂存器 B8HREAD POWER SUPPLY 读电源供电方式：0为寄生电源，1为外电源 B4H表2 DS18B20功能命令表4.3 电机调速与控制子模块本模块采用双向可控硅过零触发方

40、式，由单片机控制双向可控硅的通断，通过改变每个控制周期内可控硅导通和关断交流完整全波信号的个数来调节负载功率，进而达到调速的目的。因为INT0信号反映工频电压过零时刻，所以只要在外中断0的中断服务程序中完成控制门的开启与关闭，并利用中断服务次数对控制量n进行计数和判断，即每中断一次，对n进行减1计数，如果n不等于0，保持控制电平为“1”，继续打开控制门；如n=0，则使控制电平复位为“0”，关闭控制门，使可控硅过零触发脉冲不再通过。这样就可以按照控制处理得到的控制量的要求，实现可控硅的过零控制，从而达到按控制量控制的效果，实现速度可调。（1）中断服务程序：执行中断服务程序时，首先保护现场，INT

41、0中断标志置位，禁止主程序修改工作参数，然后开始减1计数，判断是否关断可控硅，最后INT0中断标志位清零，还原初始化数据，恢复现场，中断返回。（设1秒钟通过波形数N=100）（2）回路控制执行程序：主回路控制执行程序的任务是初始化数据存储单元，确定电机工作参数nmin/nmax，并将其换算成“有效过零脉冲”的个数；确定中断优先级、开中断，为了保证正弦波的完整，工频过零同步中断INT0确定为高一级的中断源。图4-3为电机控制模块中断响应流程图图4-3电机控制模块中断响应流程图5联调与测试5.1仿真Proteus 软件给我们提供了一个非常实用的仿真平台，运用它我们可以模拟真实电路进行操作，检查操作

42、实物时候可能存在的问题，仿真就是实物的根基，有了仿真就可以判定实物制造的可行性。此次实验实现了很明显的仿真效果。图5-1和5-2分别是此次的仿真图。图5-1仿真初始图图5-2仿真效果图5.2硬件调试 我利用四个按键和一个开关来控制整个系统的运行，中间黑色的按键是复位键，下面一排的三个键是用来设定温度范围的。当接通电路的时候，温度范围会复位在最初设定的24摄氏度到29摄氏度之间。显示屏会显示当前室内的温度。根据需要可以按下面一排三个按钮最右边的黑色键来设定最高或最低温度值，左边的两个键是用来控制温度的加减。运行图如5-3所示。 5-3风扇系统运行图背面焊接的时候要特别小心，否则容易导致焊接失败，

43、此次焊接由于版面比较小，不得不用一些导线来连接虽然有点影响美观，但是最终还是成功的。背面焊接如图5-2所示。图5-4背面焊接图结论经过这段时间的学习和努力，我的毕业设计终于告一段落了。虽然只是一些平凡的事情，但我感觉通过此次设计我学到了很多东西，尤其是做事的态度。无论做任何事情都要有一定的耐心和毅力，态度端正了，事情也就成功一半了，不能因为遇到一点困难就想着放弃，而是要坚持找到问题所在并想办法解决问题，另外在学习过程中要虚心请教，学会与人交流合作，认真听取老师和同学们的意见。我此次所设计的温控系统，主要是以单片机为核心的控制，温度传感器主要负责对外界温度的探测和收集温度信号，再经过处理把它输送

44、给单片机处理，至于显示显示我采用了数码显示；用protel99se软件绘制了我的电路原理图和PCB电路印刷板图，完成这些之后我又用Proteus软件进行了我的仿真和测试，然后选用了用MCS-51 C语言进行了编制。运行程序该系统的主要特点是:（1)此次设计的主要特点就是适用性比较强，用户只需要通过四个按键就可以简单地对所需要的温度范围进行设定，而且所设定的温度可以通过数码进行直观显示，而且温度传感器可以对室内的温度进行实时的监控。（2)此次的操作界面的扩展性比较的强，我们只需要只要稍微对其加以改变，就可以增加其他按键的使用功能。此次的设计温度实时监测就直接采用了温度传感器。可控硅就直接串联在电

45、源和负载的电风扇之间，借改变定周期内可控硅的导通与截止时间之比来实现调速功能。此款风扇的设计有很多突出的有点，首先它的造价比较的低而且它的且稳定性能非常的高、性能优越、耗电量把很少，简单易于操作，人们在夜间休息时无需再起床定时。通过此次设计，我所收获的不仅仅只是在做事的态度上有所感悟，相关知识也重新学习和巩固了一下，通过毕业设计对之前在书本上那些似懂非懂的专业知识加深了理解，真正体验了理论与实际相结合的重要性，只有自己亲自动手操作，才能体会其中的奇妙与不易。从最开始的似懂非懂到对电路设计的大致了解，再到自己亲自动手完成简单的电路设计、制板及调试等一系列过程，很好地锻炼了自己的动手操作能力，也让

46、自己深刻的体会到了纸上读来终觉浅，绝知此事要躬行的道理。参考文献1 曹巧媛.单片机原理及应用.北京：电子工业出版社，2002.22 王伦.电风扇原理与维修技术M.北京：新时代出版社，19993 张毅刚.新编MCS-51单片机应用设计.哈尔滨工业大学出版社，2006,104 梁廷贵、王裕琛.可控硅触发电路语音电路分册M.北京：科学技术文献出版社，2003附录A：系统原理图附录B:仿真图附录C：系统PCB图和实物图附录D：系统源程序数字温度传感器模块和显示子模块程序:#include /调用单片机头文件#define uchar unsigned char /无符号字符型 宏定义变量范围0255#

47、define uint unsigned int /无符号整型 宏定义变量范围065535#include eeprom52.h/数码管段选定义 0 1 2 3 4 56 7 8 9uchar code smg_du=0 x28,0 xee,0 x42,0 x52,0 xe5,0 xa8,0 x41,0 xe7,0 x20,0 xa0, 0 x60,0 x25,0 x39,0 x26,0 x31,0 x71,0 xff; /断码/数码管位选定义uchar code smg_we=0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f;uchar dis_smg8 = 0 x28,0 xee,0 x32

48、,0 xa2,0 xe4,0 x92,0 x82,0 xf8;uchar smg_i = 3; /显示数码管的个位数sbit dq = P24;/18b20 IO口的定义bit flag_lj_en; /按键连加使能bit flag_lj_3_en; /按键连3次连加后使能 加的数就越大了 uchar key_time,key_value; /用做连加的中间变量bit key_500ms ;sbit pwm = P23; uchar f_pwm_l ; /越小越暗uint temperature ; /bit flag_300ms ;uchar menu_1; /菜单设计的变量uint t_h

49、igh = 300,t_low = 100; /温度上下限报警值 /*1ms延时函数*/void delay_1ms(uint q)uint i,j;for(i=0;iq;i+)for(j=0;j= smg_i)i = 0;P1 = 0 xff; /消隐 P3 = smg_wei; /位选P1 = dis_smgi; /段选/*把数据保存到单片机内部eepom中*/void write_eeprom()SectorErase(0 x2000);byte_write(0 x2000, t_high % 256);byte_write(0 x2001, t_high / 256);byte_wri

50、te(0 x2002, t_low % 256);byte_write(0 x2003, t_low / 256);byte_write(0 x2055, a_a);/*把数据从单片机内部eepom中读出来*/void read_eeprom()t_high = byte_read(0 x2001);t_high = 8;t_high |= byte_read(0 x2000);t_low = byte_read(0 x2003);t_low = 8;t_low |= byte_read(0 x2002);a_a = byte_read(0 x2055);/*开机初始化保存的数据*/void

51、init_eeprom()read_eeprom();/先读if(a_a != 22)/新的单片机初始单片机内问eepromt_high = 320;t_low = 280;a_a = 22;write_eeprom(); /保存数据/*18b20初始化函数*/void init_18b20()bit q;dq = 1;/把总线拿高delay_uint(1); /15usdq = 0;/给复位脉冲delay_uint(80);/750usdq = 1;/把总线拿高 等待delay_uint(10);/110usq = dq;/读取18b20初始化信号delay_uint(20);/200usdq = 1;/把总线拿高 释放总线/*写18b20内的数据*/void write_18b20(uchar dat)uchar i;for(i=0;i= 1;/*读取18b20内的数据*/uchar read_18b20()uchar i,value;for(i=0;i= 1; /读数据是低位开始dq = 1; /释放总线if(dq = 1) /开始读写数据 value |= 0 x80;delay_uint(5); /60us读一个时间隙最少要保持60us的时间return value; /返回数据/*读取温度的值 读出来的是小数