单片机的温控风扇的设计
目 录
一、总体的方案设计 1页
（一）前 言 1页
（二）系统总体设计 1页
二、硬件介绍 2页
（一）系统硬件简介 2页
1．DS18B20的简介 2页
2．ULN2803简介 2页
3．单片机AT89C52的介绍 3页
4．LED数码管的介绍 4页
5．电机调速电路介绍 5页
（二）电路设计 5页
1．单片机最小系统设计 5页
2．独立键盘电路设计 6页
3．LED显示电路设计 6页
4．温度采集电路设计 7页
5．驱动电机与调速电路设计 8页
三、软件设计 10页
（一）Keil C51软件 10页
（二）主程序设计 10页
（三）子程序设计 11页
四、系统仿真 13页
（一）Proteus介绍 13页
总 结 18页
致 谢 19页
参考文献 20页
附录1 电路原理图 21页
附录2 元器件清单 22页
附录3 部分程序 23页
一、总体的方案设计
（一）前 言
如今温控技术日新月异，运用温控技术可以降低风扇的噪音，因而备受重视。而降低噪音的原理是合理的利用风扇的工作状态。而对风扇的工作状态的控制可以通过本文所提到的温控技术来实现。
本文采用单片机AT89C52作为控制器，采用温度传感器DS18B20作为温度采集元件，驱动器选用ULN2803。用LED来显示环境温度和预置温度。
（二）系 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
统总体设计
本设计使用DS18B20采集环境温度，用AT89C52处理其输出的信号，用LED显示环境温度和预温。用PWM脉宽调制来实现对风扇电机的工作状态的控制。用独立键盘上面的按键来代表着上升和下降。总体框图如图1所示:
图1 总体框图
二、硬件介绍
系统主要器件包括以下几个硬件：
1. DS18B20温度传感器
2. AT89C52单片机
3. 达林顿反向驱动器ULN2803
4. 五位LED共阴极数码管
5. 风扇直流电机
6. 辅助元件包括电阻、电容、电源、晶振、拨码开关、按键等
（一）系统硬件简介
1.DS18B20的简介
在本设计中，提供以下两种方案，两种方案的核心元器件及其的特点如表1：
表1 核心元器件及其特点的介绍
核心元器件 特点
方案一 热敏电阻 输出变化着的微电压信号，在使用ADC0809处理后，可以将变化着的微电压信号转化为数字信号。
方案二 温度传感器DS18B20 具有可直接输出数字信号的优点
DS18B20具有在微型化的情况下还可以有高性能的优点，并且可以做到低功耗以及易配微处理器和极强的抗干扰能力。对于热敏电阻而言，本身的特性决定了它的误差会更大，因此排除掉。对于DS18B20而言，因其本身的特性决定了它的误差会更小。与方案一相比更具有抗干扰能力强和简化程序的优越性，故选择方案二。
DS18B20的工作电压范围在3.0~5.5V，是以数字信号的形式输出结果，它不仅具有极强的抗干扰能力，更大的优越性是其自身的纠错能力。而且多个温度传感器可以同时并联在唯一的三线上，使它的功能可以实现多组的网点测温。
DS18B20的组成：
1. 非挥发的温度报警触发器TH和TL
2. 温度传感器
3. 64位ROM
4. 配置寄存器。其管脚是有三个，其中DQ、GNDVDD分别对应着的是数字信号端、电源地和电源的输入端。
2.ULN2803的简介
对于本文所涉及的风扇电机的驱动，选用达林顿反向驱动器ULN2803来实现。ULN2803不仅不会减小对电机电流的提供，还具有接口简单，操作方便的优越性。单片机的每一个I/O口控制每个电机，且输出为5V的TTL信号。
ULN2803的特点是：
1. 具体是由8个NPN达林顿晶体管组装而成
2. 有18个引脚
3. 对应引脚1~8的是8路驱动器的输入端
4. 输入信号可以是CMOS或TTL信号
5. 对应引脚11~18的是8路驱动器的输出端
6.接地线为引脚9
7.电源输入为引脚10
当输入的CMOS信号为6~15V或者TTL信号为5V时，对应输出的最大电压是50V，最大电流是500mA，工作温度范围为0~70℃。本文所选用的电机为直流无刷电机，额定电压是12V，可用ULN2803来驱动。
3.单片机AT89C52的简介
控制核心为AT89C52，用编程的方法来实现温度的检测和判断，控制信号在I/O口输出。此芯片具有在不需要高电压的情况下还可以有高性能的优点，故而选择它。
片内器件的生产技术采用ATMEL公司的非易失性、高密度存储技术来生产，可兼容标准的MCS-51指令系统，其具有以下几个特点：
1. 同时片内置有通用8位中央处理器，8k 字节的，可反复擦写的只读程序存储器ROM。
2. 256 字节的数据存储器RAM，使得AT89C52单片机在许多较复杂的控制系统中得到了广泛的应用。AT89C52有40个引脚，各引脚介绍如表2：
表2 AT89C52引脚介绍
P3.1 TXD（串行数据的发送口）
P3.2 （外部中断0输入）
P3.3 （外部中断1输入）
P3.4 T0（记数器0计数输入）
P3.5 T1（记时器1外部输入）
P3.6 （外部RAM写选通信号）
P3.7 （外部RAM读选通信号）
RST 复位输入。若要保持RST脚两个机器周期的高电平状态时，必须是在振荡器复位器件的时候。
ALE/ 地址锁存允许/编程线，如果访问片外存储器，那么不仅在P0.7~P0.0引脚线上输出片外存储器低8位地址，还会在ALE/ 线上输出一个高电位的脉冲，其下降沿是用来把这个片外存储器低8位地址锁存到外部专用地址锁存器中，这样可以空出P0.7~P0.0引脚线去传送随后而来的片外存储器的读写数据。单片机会自动在ALE/ 线上输出频率为1/6晶振频率的脉冲序列，如果不访问片外存储器的话。
图9 主程序流程图
（三）子程序设计
下面我们以温度采集子程序为例：通过下面的流程图我们可以清晰的看到温度采集子程序的工作流程。
调试S2至34摄氏度，系统预温比温度传感器检测到的温度要高，直流风扇缓缓停息，符合本系统的要求，如图15所示：
附录1：电路总图
附图1 电路总图
一、总体的方案设计 1页
（一）前 言 1页
（二）系统总体设计 1页
二、硬件介绍 2页
（一）系统硬件简介 2页
1．DS18B20的简介 2页
2．ULN2803简介 2页
3．单片机AT89C52的介绍 3页
4．LED数码管的介绍 4页
5．电机调速电路介绍 5页
（二）电路设计 5页
1．单片机最小系统设计 5页
2．独立键盘电路设计 6页
3．LED显示电路设计 6页
4．温度采集电路设计 7页
5．驱动电机与调速电路设计 8页
三、软件设计 10页
（一）Keil C51软件 10页
（二）主程序设计 10页
（三）子程序设计 11页
四、系统仿真 13页
（一）Proteus介绍 13页
总 结 18页
致 谢 19页
参考文献 20页
附录1 电路原理图 21页
附录2 元器件清单 22页
附录3 部分程序 23页
一、总体的方案设计
（一）前 言
如今温控技术日新月异，运用温控技术可以降低风扇的噪音，因而备受重视。而降低噪音的原理是合理的利用风扇的工作状态。而对风扇的工作状态的控制可以通过本文所提到的温控技术来实现。
本文采用单片机AT89C52作为控制器，采用温度传感器DS18B20作为温度采集元件，驱动器选用ULN2803。用LED来显示环境温度和预置温度。
（二）系 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
统总体设计
本设计使用DS18B20采集环境温度，用AT89C52处理其输出的信号，用LED显示环境温度和预温。用PWM脉宽调制来实现对风扇电机的工作状态的控制。用独立键盘上面的按键来代表着上升和下降。总体框图如图1所示:
图1 总体框图
二、硬件介绍
系统主要器件包括以下几个硬件：
1. DS18B20温度传感器
2. AT89C52单片机
3. 达林顿反向驱动器ULN2803
4. 五位LED共阴极数码管
5. 风扇直流电机
6. 辅助元件包括电阻、电容、电源、晶振、拨码开关、按键等
（一）系统硬件简介
1.DS18B20的简介
在本设计中，提供以下两种方案，两种方案的核心元器件及其的特点如表1：
表1 核心元器件及其特点的介绍
核心元器件 特点
方案一 热敏电阻 输出变化着的微电压信号，在使用ADC0809处理后，可以将变化着的微电压信号转化为数字信号。
方案二 温度传感器DS18B20 具有可直接输出数字信号的优点
DS18B20具有在微型化的情况下还可以有高性能的优点，并且可以做到低功耗以及易配微处理器和极强的抗干扰能力。对于热敏电阻而言，本身的特性决定了它的误差会更大，因此排除掉。对于DS18B20而言，因其本身的特性决定了它的误差会更小。与方案一相比更具有抗干扰能力强和简化程序的优越性，故选择方案二。
DS18B20的工作电压范围在3.0~5.5V，是以数字信号的形式输出结果，它不仅具有极强的抗干扰能力，更大的优越性是其自身的纠错能力。而且多个温度传感器可以同时并联在唯一的三线上，使它的功能可以实现多组的网点测温。
DS18B20的组成：
1. 非挥发的温度报警触发器TH和TL
2. 温度传感器
3. 64位ROM
4. 配置寄存器。其管脚是有三个，其中DQ、GNDVDD分别对应着的是数字信号端、电源地和电源的输入端。
2.ULN2803的简介
对于本文所涉及的风扇电机的驱动，选用达林顿反向驱动器ULN2803来实现。ULN2803不仅不会减小对电机电流的提供，还具有接口简单，操作方便的优越性。单片机的每一个I/O口控制每个电机，且输出为5V的TTL信号。
ULN2803的特点是：
1. 具体是由8个NPN达林顿晶体管组装而成
2. 有18个引脚
3. 对应引脚1~8的是8路驱动器的输入端
4. 输入信号可以是CMOS或TTL信号
5. 对应引脚11~18的是8路驱动器的输出端
6.接地线为引脚9
7.电源输入为引脚10
当输入的CMOS信号为6~15V或者TTL信号为5V时，对应输出的最大电压是50V，最大电流是500mA，工作温度范围为0~70℃。本文所选用的电机为直流无刷电机，额定电压是12V，可用ULN2803来驱动。
3.单片机AT89C52的简介
控制核心为AT89C52，用编程的方法来实现温度的检测和判断，控制信号在I/O口输出。此芯片具有在不需要高电压的情况下还可以有高性能的优点，故而选择它。
片内器件的生产技术采用ATMEL公司的非易失性、高密度存储技术来生产，可兼容标准的MCS-51指令系统，其具有以下几个特点：
1. 同时片内置有通用8位中央处理器，8k 字节的，可反复擦写的只读程序存储器ROM。
2. 256 字节的数据存储器RAM，使得AT89C52单片机在许多较复杂的控制系统中得到了广泛的应用。AT89C52有40个引脚，各引脚介绍如表2：
表2 AT89C52引脚介绍
P3.1 TXD（串行数据的发送口）
P3.2 （外部中断0输入）
P3.3 （外部中断1输入）
P3.4 T0（记数器0计数输入）
P3.5 T1（记时器1外部输入）
P3.6 （外部RAM写选通信号）
P3.7 （外部RAM读选通信号）
RST 复位输入。若要保持RST脚两个机器周期的高电平状态时，必须是在振荡器复位器件的时候。
ALE/ 地址锁存允许/编程线，如果访问片外存储器，那么不仅在P0.7~P0.0引脚线上输出片外存储器低8位地址，还会在ALE/ 线上输出一个高电位的脉冲，其下降沿是用来把这个片外存储器低8位地址锁存到外部专用地址锁存器中，这样可以空出P0.7~P0.0引脚线去传送随后而来的片外存储器的读写数据。单片机会自动在ALE/ 线上输出频率为1/6晶振频率的脉冲序列，如果不访问片外存储器的话。
图9 主程序流程图
（三）子程序设计
下面我们以温度采集子程序为例：通过下面的流程图我们可以清晰的看到温度采集子程序的工作流程。
调试S2至34摄氏度，系统预温比温度传感器检测到的温度要高，直流风扇缓缓停息，符合本系统的要求，如图15所示：
附录1：电路总图
附图1 电路总图
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