51单片机的智能温控风扇的设计
引言 1
一、系统整体设计 2
（一）系统结构框图 2
（二）方案设计 2
1.单片机的选择 2
2.温度传感器的选择 2
二、系统硬件设计 3
（一）单片机 3
1.简介 3
2.STC89C52 单片机 3
3.STC89C52的最小系统 4
（1）时钟晶振电路 4
（2）按键复位 4
（二）温度采集电路 5
1.数字温度传感器DS18B20简介 5
2.温度采集电路 6
（三）数码管显示电路 7
1.LED数码管简介 7
2.数码管显示电路 7
（五）风扇电机驱动及调速电路 8
1.步进电机简介 8
2.风扇电机驱动及调速电路 8
3.电源系统 8
三、系统软件设计 9
（一）主程序的设置 9
（二）数字温度传感器子程序 10
四、系统所用仿真软件介绍 12
（一）KEIL软件 12
（二） KEIL编译调试 12
（三）Proteus软件及其仿真 13
总结 14
致谢 15
参考资料 16
附录 17
（一）原理图 17
（二）PCB图 18
（三）程序 19
引言
生活中单片机得到了越来越广泛的应用。它体积小、集成度高、重量轻、抗干扰能力强、性价比高，特别适用于小型自动控制系统中。比如、笔记本的散热系统就是其中一种，笔记本电脑上有着 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
智能 CPU 风扇，当 CPU 温度超过一定标准时， 风扇 CPU 会加速运转，且随着温度的升高转速不断的加速。
受到该启发，我就想做个智能温控风扇，因为现在的电风扇大多数都不能做到很人性化的地步。尤其是在夏天向秋天过渡的日子里，白天温度很高，晚上就是温度变低了。如果是一般的风扇很容易在晚上让我们感冒着凉，这对我们的身体都造成伤害。但是如果用智能温控风扇的话，就会对我们的身体健康有了保障。
此系统采用温度传感器，并且单片机控制，显示实时温度，并根据使用者设定的温度自动在相应温度时作出小风、大风、停机动作，精确度高，十分利于平常生活中的需要、它的智能化可以让人们更加的享受生活、享受人生。
一、系统整体设计
（一）系统结构框图
本课题主要是通过温度传感器来检测环境温度并且输出数字温度信号给单片机进行处理，在液晶显示器上显示当前环境温度值以及预设温度值。并且采用PWM脉宽调制方式来改变直流风扇电机的转速，使电风扇会随着温度的变化而自动变换档位，从而实现温度高，风力大，温度小，风速小的性能。并通过系统软件控制电风扇在一定范围内可以设置的最低温度，当外界温度超过该最低温度，电风扇就开始工作，当外界温度低于设置的最低温度时，电风扇就停止工作。系统结构框图如图1所示。
图1 系统结构框图
（二）方案设计
1.单片机的选择
本课题采用的单片机是STC89C52，而非AT89C52。因为STC89C52有着8K字节程序存储空间，512字节数据存储空间和内带4K字节EEPROM存储空间并且可直接使用串口下载，而AT89C52只有8K字节程序存储空间、256字节数据存储空间并且没有内带EEPROM存储空间，所以两者相比较，本课题选用了STC89C52单片机。
2.温度传感器的选择
本课题可以采用热敏电阻器和DS18B20温度传感器这两种。
如果采用热敏电阻器，它有着价格便宜，容易购买的优点，但是热敏电阻对于温度的细微变化不是太敏感，在信号的采集、放大以及转换的过程中会有失真和误差，并且它的自身电阻对温度的变化有较大的误差。
如果采用DS18B20温度传感器，由于数字式集成温度传感器DS18B20的高度集成化，很大的降低了外接放大转化等电路的误差因数，温度误差变得很小，温度值在器件内部转化成数字量直接输出，简化了系统程序设计，而且该温度传感器采用先进的单总线技术，与单片机的接口变得非常简洁，抗干扰能力强等优点。
通过以上两个温度传感器的比较，本课题采用DS18B20温度传感器更合适。
二、系统硬件设计
（一）单片机
1.简介
单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随即储存器RAM、只读储存器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制 电路、模拟多路转换器 、A/D转换器 等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统 。
2.STC89C52 单片机
STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 其引脚图如图2所示。
图2 STC89C52引脚图
3、STC89C52的最小系统
（1）时钟晶振电路
52单片机内部有一个用于构成震荡期的高增益反相放器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2，这两个引脚跨接石英晶体震荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。在时钟电路中电容C1和C2的典型值通常选择30pF左右，晶振的振荡频率的范围通常1.2MHZ-12MHZ之间，在本设计中晶振选择12MHZ。电路如图3所示。
图3 时钟晶振电路
（2）按键复位
按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。
单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。如图4所示。
图5 DS18B20引脚图
一、系统整体设计 2
（一）系统结构框图 2
（二）方案设计 2
1.单片机的选择 2
2.温度传感器的选择 2
二、系统硬件设计 3
（一）单片机 3
1.简介 3
2.STC89C52 单片机 3
3.STC89C52的最小系统 4
（1）时钟晶振电路 4
（2）按键复位 4
（二）温度采集电路 5
1.数字温度传感器DS18B20简介 5
2.温度采集电路 6
（三）数码管显示电路 7
1.LED数码管简介 7
2.数码管显示电路 7
（五）风扇电机驱动及调速电路 8
1.步进电机简介 8
2.风扇电机驱动及调速电路 8
3.电源系统 8
三、系统软件设计 9
（一）主程序的设置 9
（二）数字温度传感器子程序 10
四、系统所用仿真软件介绍 12
（一）KEIL软件 12
（二） KEIL编译调试 12
（三）Proteus软件及其仿真 13
总结 14
致谢 15
参考资料 16
附录 17
（一）原理图 17
（二）PCB图 18
（三）程序 19
引言
生活中单片机得到了越来越广泛的应用。它体积小、集成度高、重量轻、抗干扰能力强、性价比高，特别适用于小型自动控制系统中。比如、笔记本的散热系统就是其中一种，笔记本电脑上有着 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
智能 CPU 风扇，当 CPU 温度超过一定标准时， 风扇 CPU 会加速运转，且随着温度的升高转速不断的加速。
受到该启发，我就想做个智能温控风扇，因为现在的电风扇大多数都不能做到很人性化的地步。尤其是在夏天向秋天过渡的日子里，白天温度很高，晚上就是温度变低了。如果是一般的风扇很容易在晚上让我们感冒着凉，这对我们的身体都造成伤害。但是如果用智能温控风扇的话，就会对我们的身体健康有了保障。
此系统采用温度传感器，并且单片机控制，显示实时温度，并根据使用者设定的温度自动在相应温度时作出小风、大风、停机动作，精确度高，十分利于平常生活中的需要、它的智能化可以让人们更加的享受生活、享受人生。
一、系统整体设计
（一）系统结构框图
本课题主要是通过温度传感器来检测环境温度并且输出数字温度信号给单片机进行处理，在液晶显示器上显示当前环境温度值以及预设温度值。并且采用PWM脉宽调制方式来改变直流风扇电机的转速，使电风扇会随着温度的变化而自动变换档位，从而实现温度高，风力大，温度小，风速小的性能。并通过系统软件控制电风扇在一定范围内可以设置的最低温度，当外界温度超过该最低温度，电风扇就开始工作，当外界温度低于设置的最低温度时，电风扇就停止工作。系统结构框图如图1所示。
图1 系统结构框图
（二）方案设计
1.单片机的选择
本课题采用的单片机是STC89C52，而非AT89C52。因为STC89C52有着8K字节程序存储空间
2.温度传感器的选择
本课题可以采用热敏电阻器和DS18B20温度传感器这两种。
如果采用热敏电阻器，它有着价格便宜，容易购买的优点，但是热敏电阻对于温度的细微变化不是太敏感，在信号的采集、放大以及转换的过程中会有失真和误差，并且它的自身电阻对温度的变化有较大的误差。
如果采用DS18B20温度传感器，由于数字式集成温度传感器DS18B20的高度集成化，很大的降低了外接放大转化等电路的误差因数，温度误差变得很小，温度值在器件内部转化成数字量直接输出，简化了系统程序设计，而且该温度传感器采用先进的单总线技术，与单片机的接口变得非常简洁，抗干扰能力强等优点。
通过以上两个温度传感器的比较，本课题采用DS18B20温度传感器更合适。
二、系统硬件设计
（一）单片机
1.简介
单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随即储存器RAM、只读储存器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器
2.STC89C52 单片机
STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器
图2 STC89C52引脚图
3、STC89C52的最小系统
（1）时钟晶振电路
52单片机内部有一个用于构成震荡期的高增益反相放器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2，这两个引脚跨接石英晶体震荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。在时钟电路中电容C1和C2的典型值通常选择30pF左右，晶振的振荡频率的范围通常1.2MHZ-12MHZ之间，在本设计中晶振选择12MHZ。电路如图3所示。
图3 时钟晶振电路
（2）按键复位
按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。
单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。如图4所示。
图5 DS18B20引脚图
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