单片机的智能温控散热系统设计
摘 要本文是基于单片机对温度进行智能调控的设计，不仅能敏锐侦测温度还能够准确显示度数。对温度智能化控制的系统的硬件是单片机和其最小系统为核心，通过DS18B20这一温度传感器装置来进行对温度的采集，把数字信号转换好再传输给单片机来对数据进行处理。还有一个特点是风扇转速通过温度的高低来改变转速从而实现自动调节功能。在工业生产和日常生活中运用的也相当的普遍，大型机器的散热系统以及笔记本电脑的散热器，温度发生了变化其转速也会相应地改变。
Keywords:Single chip microcomputer，Intelligent control，Temperature sensor， Automatically 目录
一、 前言 1
二、 整体方案设计 2
（一） 本设计任务和内容 2
（二） 系统的整体设计构思 2
（三） 方案的论证 2
三、 系统硬件的设计 5
（一） 设计单片机最小系统 5
（二） 温度采集电路 6
（三） 风扇电路 6
（四） 显示电路 7
（五） 按键电路 8
四、系统软件的设计 9
（一） 系统设计 9
（二） 温度传感模块 9
（三） 电机控制程序 10
（四） 使用Keil C51编写程序 12
（五） Proteus的仿真 13
五、 系统调试 14
（一） 调试步骤 14
（二） 调试的注意事项 14
（三） 软件调试 14
结束语 15
参考文献 16
致谢 17
附录一 原理图 18
附录二 PCB图 19
附录三 源程序 20
附录四 元器件清单 24
实物说明 24 一、 前言
科技不断发展，空调制冷领域也得到空前的发展。而电风扇并不是因为空调深入人心而退出市场，相反，有市场复苏的趋势。分析原因：一是两者的降温理念完全不同，空调可以快速的降低环境温度但是对于老年人和儿童来说，这
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显然不合适。二是价格，电扇的价格便宜，而且比较省电，安装也比较方便。
我们再看看传统的风扇，传统的风扇大多采用电机拖动并且采用按键控制。功能单一、风速变化大、噪声极大。对于老年人或者睡眠质量差的人群来说显然是不合适的。科技潮流的推助下，家用家电也在向智能化方向发展，更多的智能化、自动化、环保化的电器产品随之出现，而在这大环境中微机控制的智能风扇也得以出现。
传统的电风扇只有按键控制风速，但是昼夜的温差会使得深夜的时候对于风速的要求会有一定的降低，传统的电风扇采用机械的定时功能。市面上的电风扇是智能进行两个小时左右的定时功能。而初夏的天气两小时并不能满足顾客的要求，这就得使用者起床再次进行定时，过程相当的繁琐。
市面上的大功率电子产品主要使用传统的风扇散热且风速单一。而大功率的电子产品也往往需要大量的风扇，这就会造成巨大的噪音对于现场的工作人员也是巨大的伤害，风速降低又不能满足散热的需求，两者之间的平衡传统的风扇难以完成。为了处理以上问题，我设计的温度散热智能控制系统是由52单片机和DS18B20传感器组成，传感器感测当前环境温度，并通过数码管显示当前的温度示数，将其转换为数字信号经过单片机的数据处理。可以根据当前环境温度的高低自动调节风扇的速度。使用者还可以根据自己的需求设定温度上下限值，控制不投温度下的风扇转速。
二、 整体方案设计
（一） 本设计任务和内容
本设计核心是STC89C52单片机，而温度采集是通过高性能的DS18B20温度传感器，要想让电风扇根据环境温度改变来改变转速就要以单片机和辅助电路来作为控制核心的系统来完成这一操作。实现了当温度高的时候转速变大，温度变低的时候转速变慢的设计目的。本设计还设置了调节按键，便利了用户的各种使用。
设计主要内容：
（1）本设计的风扇风速只有两个档位，用户通过按键随意切换。
（2）当温度低于一定值时，风扇自动停止。
（3）当温度高于一定值时，风扇自动快速旋转。
（二） 系统的整体设计构思
本设计构思：当前的温度状况由温度传感器DS18B20监测，经过单片机处理后，而后传输给LED数码管，显示当前环境温度。当前温度显示可以通过数码管显示到小数点。采用晶闸管来改变风扇的转速，系统还可以通过按键进行上下限值的设置，能够满足不同用户的要求。系统框图如图21所示。
图21 系统设计框图
（三）方案的论证
本设计是实现让风扇的智能自我调节，要求风扇转速随温度的变化而变化，因此对温度的精度很严格，还要有稳定的调速控制部分。
1. 温度传感器的选择
本设计的温度采集模块的精确度直接影响着整个系统的灵敏度，因此温度传感器的选择尤为重要，综合设计要求有以下两个方案：
方案一：使用热敏电阻来感测当前温度值，将温度信号经过AD转换电路转换为数字信号，再经过把电路信号放大让单片机来对信号进行处理，从而控制电机转速。
方案二：使用DS18B20温度传感器来侦测温度采集相应的数据，经过单片机进行数据处理控制电机的转速。
对于方案一：热敏电阻的使用，以检测温度，具有便宜的优点，而且还易于购买组件。但是热敏电阻的工作原理是：温度的升高导致内部的多数载流子的导电性能增强，以此来检测当前的温度。就此看来热敏电阻对于温度的检测的精度是不高的，再经过AD转换电路和放大电路的转换，误差也会大大的增加。因此使用热敏电阻显然不适合本设计的要求。
对于方案二：采用温度传感器进行温度的检测，由于该芯片是集成芯片，其内部就有相应的运算电路，能够直接的输出数字信号给单片机进行处理。这样的方式大大的提高了对于温度的分辨率，减少了误差。满足设计对于温测的精度要求。该芯片采用了单总线的技术，这样与单片机的链接变得更加的简便，减少了后期编写程序的工作量。所以选择方案二更加的适合我的设计要求。
2. 控制系统的选择
作为本设计的核心，其运算精度，功能的多样性以及抗干扰性的能力是毋庸置疑的。
方案一：采用电压比较器，由热敏电阻采集温度信号通过放大电路进行AD转换放大，并将运算放大器的电压与电炉进行比较，控制风扇转速。
方案二：采取52单片机作为系统的中枢，按照C语言程序对检测到的温度数据进行处理，并在I/O口来对数据进行输出，则风扇转速由数据的大小来决定。
对于方案一：电路选用电压对照法，系统中的硬件设计也较为容易实现。因为没有微机的存在也不需要信息C语言的编写。但是用运放做成的电路与传统的电风扇相比根本没有什么改进，不能实现温度的智能化调控，所以不予采用。
对于方案二：单片机作为整个系统的处理器，通过编写C语言程序和温度传感器，能够准确测量环境温度。通过外键也可自由调节上下限温度。通过软件处理的出来的数据准确性，能够正确的采集到温度微小的变化。就此看来可以灵活的运用于现实生活中与工业的大功率的电器中去，满足不同人群的需求。所以我选择方案二。
Keywords:Single chip microcomputer，Intelligent control，Temperature sensor， Automatically 目录
一、 前言 1
二、 整体方案设计 2
（一） 本设计任务和内容 2
（二） 系统的整体设计构思 2
（三） 方案的论证 2
三、 系统硬件的设计 5
（一） 设计单片机最小系统 5
（二） 温度采集电路 6
（三） 风扇电路 6
（四） 显示电路 7
（五） 按键电路 8
四、系统软件的设计 9
（一） 系统设计 9
（二） 温度传感模块 9
（三） 电机控制程序 10
（四） 使用Keil C51编写程序 12
（五） Proteus的仿真 13
五、 系统调试 14
（一） 调试步骤 14
（二） 调试的注意事项 14
（三） 软件调试 14
结束语 15
参考文献 16
致谢 17
附录一 原理图 18
附录二 PCB图 19
附录三 源程序 20
附录四 元器件清单 24
实物说明 24 一、 前言
科技不断发展，空调制冷领域也得到空前的发展。而电风扇并不是因为空调深入人心而退出市场，相反，有市场复苏的趋势。分析原因：一是两者的降温理念完全不同，空调可以快速的降低环境温度但是对于老年人和儿童来说，这
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
显然不合适。二是价格，电扇的价格便宜，而且比较省电，安装也比较方便。
我们再看看传统的风扇，传统的风扇大多采用电机拖动并且采用按键控制。功能单一、风速变化大、噪声极大。对于老年人或者睡眠质量差的人群来说显然是不合适的。科技潮流的推助下，家用家电也在向智能化方向发展，更多的智能化、自动化、环保化的电器产品随之出现，而在这大环境中微机控制的智能风扇也得以出现。
传统的电风扇只有按键控制风速，但是昼夜的温差会使得深夜的时候对于风速的要求会有一定的降低，传统的电风扇采用机械的定时功能。市面上的电风扇是智能进行两个小时左右的定时功能。而初夏的天气两小时并不能满足顾客的要求，这就得使用者起床再次进行定时，过程相当的繁琐。
市面上的大功率电子产品主要使用传统的风扇散热且风速单一。而大功率的电子产品也往往需要大量的风扇，这就会造成巨大的噪音对于现场的工作人员也是巨大的伤害，风速降低又不能满足散热的需求，两者之间的平衡传统的风扇难以完成。为了处理以上问题，我设计的温度散热智能控制系统是由52单片机和DS18B20传感器组成，传感器感测当前环境温度，并通过数码管显示当前的温度示数，将其转换为数字信号经过单片机的数据处理。可以根据当前环境温度的高低自动调节风扇的速度。使用者还可以根据自己的需求设定温度上下限值，控制不投温度下的风扇转速。
二、 整体方案设计
（一） 本设计任务和内容
本设计核心是STC89C52单片机，而温度采集是通过高性能的DS18B20温度传感器，要想让电风扇根据环境温度改变来改变转速就要以单片机和辅助电路来作为控制核心的系统来完成这一操作。实现了当温度高的时候转速变大，温度变低的时候转速变慢的设计目的。本设计还设置了调节按键，便利了用户的各种使用。
设计主要内容：
（1）本设计的风扇风速只有两个档位，用户通过按键随意切换。
（2）当温度低于一定值时，风扇自动停止。
（3）当温度高于一定值时，风扇自动快速旋转。
（二） 系统的整体设计构思
本设计构思：当前的温度状况由温度传感器DS18B20监测，经过单片机处理后，而后传输给LED数码管，显示当前环境温度。当前温度显示可以通过数码管显示到小数点。采用晶闸管来改变风扇的转速，系统还可以通过按键进行上下限值的设置，能够满足不同用户的要求。系统框图如图21所示。
图21 系统设计框图
（三）方案的论证
本设计是实现让风扇的智能自我调节，要求风扇转速随温度的变化而变化，因此对温度的精度很严格，还要有稳定的调速控制部分。
1. 温度传感器的选择
本设计的温度采集模块的精确度直接影响着整个系统的灵敏度，因此温度传感器的选择尤为重要，综合设计要求有以下两个方案：
方案一：使用热敏电阻来感测当前温度值，将温度信号经过AD转换电路转换为数字信号，再经过把电路信号放大让单片机来对信号进行处理，从而控制电机转速。
方案二：使用DS18B20温度传感器来侦测温度采集相应的数据，经过单片机进行数据处理控制电机的转速。
对于方案一：热敏电阻的使用，以检测温度，具有便宜的优点，而且还易于购买组件。但是热敏电阻的工作原理是：温度的升高导致内部的多数载流子的导电性能增强，以此来检测当前的温度。就此看来热敏电阻对于温度的检测的精度是不高的，再经过AD转换电路和放大电路的转换，误差也会大大的增加。因此使用热敏电阻显然不适合本设计的要求。
对于方案二：采用温度传感器进行温度的检测，由于该芯片是集成芯片，其内部就有相应的运算电路，能够直接的输出数字信号给单片机进行处理。这样的方式大大的提高了对于温度的分辨率，减少了误差。满足设计对于温测的精度要求。该芯片采用了单总线的技术，这样与单片机的链接变得更加的简便，减少了后期编写程序的工作量。所以选择方案二更加的适合我的设计要求。
2. 控制系统的选择
作为本设计的核心，其运算精度，功能的多样性以及抗干扰性的能力是毋庸置疑的。
方案一：采用电压比较器，由热敏电阻采集温度信号通过放大电路进行AD转换放大，并将运算放大器的电压与电炉进行比较，控制风扇转速。
方案二：采取52单片机作为系统的中枢，按照C语言程序对检测到的温度数据进行处理，并在I/O口来对数据进行输出，则风扇转速由数据的大小来决定。
对于方案一：电路选用电压对照法，系统中的硬件设计也较为容易实现。因为没有微机的存在也不需要信息C语言的编写。但是用运放做成的电路与传统的电风扇相比根本没有什么改进，不能实现温度的智能化调控，所以不予采用。
对于方案二：单片机作为整个系统的处理器，通过编写C语言程序和温度传感器，能够准确测量环境温度。通过外键也可自由调节上下限温度。通过软件处理的出来的数据准确性，能够正确的采集到温度微小的变化。就此看来可以灵活的运用于现实生活中与工业的大功率的电器中去，满足不同人群的需求。所以我选择方案二。
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