单片机的温控风扇设计
摘 要本课题在当前温控风扇系统的研究基础上，提出了一种可以通过STC89C51单片机作为主控来实现的一款新型温控风扇控制系统，在其内部使用了新型模块红外遥控、温度传感器以及液晶屏等作为核心部分，构建了其硬件框架结构，实现了通过红外遥控实现对风扇的无线遥控操作以及温度自动调速等功能，系统仿真以及专业仪器测量表明这种实现可以有效降低相关功效，由于本方案中采用了大量的价格低廉的芯片和模块，在一定程度上起到了成本压缩的效果。本课题在经过了多方面的测试和改进，最终呈现出了较好的温度调控效果，具有一定的实用性，为相关智能产品的升级换代提供器件雏形与理论支撑，推向市场具有较强的竞争力。
目录
一、 引言 1
（一） 智能风扇的发展背景 1
（二） 智能风扇系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 系统主控芯片的选取 3
（二） STC89C51单片机简介 4
（三） DS18B20温度传感器介绍 4
（四） 红外遥控介绍 5
（五） 风扇驱动电机介绍 6
（六） LCD1602显示器简介 7
三、 硬件系统设计 8
（一） 温控风扇系统的系统原理框图设计 8
（二） STC89C51单片机最小系统设计 8
1. 晶振电路设计 8
2. 复位电路设计 9
（三） DS18B20温度传感器电路设计 9
（四） 红外一体接收头与单片机连接电路设计 10
（五） 风扇驱动电路设计 10
（六） 显示器电路设计 11
四、 软件系统设计 12
（一） 温控风扇系统的软件工作流程设计 12
（二） DS18B20温度传感器工作流程设计 13
（三） 红外遥控模块工作流程设计 13
（四） 风扇加减风速驱动流程设计 14
（五） 显示工作流程设计 14
五、 系统调试 15
（一） 调试步骤 15
（二） 调试过程中遇到的问题
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
17
总结与展望 18
参考文献 19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
附录四 程序 24
引言
智能风扇的发展背景
本文将要介绍一种通过STC89C51单片机作为主要控制器来实现的一款智能型智能风扇控制系统。智能风扇系统已经在人们的生产生活中出现了较长一段时间，起初在单片机技术还未成熟并推向使用前，逻辑电路以及cpld等一些具有逻辑运算功能的芯片在控制届大行其道，是大多数控制系统的首要选择。通过这些具有简单运算功能的芯片能够实现一些常见的按键检测、报警器驱动以及数码管显示等功能，这一时期的智能风扇控制系统已经具有了一些简单的功能设置、报警信号发出以及测量参数显示等基本功能，但是离今天以单片机等微处理器作为主控器的智能风扇控制系统还具有相当大的一段距离，无论是在功能还是用户使用体验上，都不能最大满足用户的需求。
在这一现状下，智能风扇控制系统的设计师们意识到只有采用更高性能并且集成度更高的控制器芯片才能够设计出具有突破意义的产品来，因此在二十世纪九十年代当单片机生产技术和使用方法得到大规模的普及之后，各行各业的电子设计师们开始了对单片机系统的开发，其中在智能风扇控制系统领域，设计师们将以往的逻辑门电路或者cpld等一些主控器进行剔除，接着将微处理器芯片进行嵌入，通过程序代码的编写和编译并烧写，这样就使得智能风扇控制系统具有了一定程度的智能意义，因为它将设计师的思想换算成软件代码并下载到了微处理器芯片中进行对智能风扇控制系统中其他模块的驱动，实现具有一定智能化的操作。另外通过单片机等微器的嵌入，能够更好的实现智能风扇控制系统与用户之间的交互，由于单片机等芯片具有几十个甚至上百个管脚，因此能够实现更多模块的驱动。本次毕业设计就将以C51单片机来作为主控器，设计一款能够提升现有产品性能，改进目前相关产品所存在的普遍缺点，并且能够通过软硬件的不断优化，将控制系统的功耗降到最低。
智能风扇系统的国内外发展现状
国内外大多数企业已经普遍掌握了生产制造中高以上性能的智能风扇控制系统产品，但一些具有高端性能的智能风扇产品只占有很少的比例。这些顶尖技术只有世界上一些少有国家或者研究团队掌握，因此生产成本非常高，导致这些高端产品并不能够在市面上进行普及。例如美的集团的智能风扇如今已经做到可以根据人体的状态吹出适合人们睡眠的风，让用户在凉爽的环境下享受睡眠，但是该类产品尚未在市面上普及。
许多科研单位和研究小组为了打破这些高端产品不能在市面上普及，开始着重开始对智能风扇控制系统进行研究，不但在硬件上更在软件上寻找突破口，使用更高性能的传感器和更先进的处理器来构建智能风扇系统的整体框架，相信这种少有高端技术垄断的局面在不久的将来很快会被打破。
本文主要研究内容
本文从多个角度对温控风扇控制系统进行了描述和展现，首先将这种系统的起源发展背景以及目前国内外企业、高校的研究成果现状进行了探讨和阐述，并分析研究了目前这种控制系统投入市场后所存在的普遍缺点；论文第二章紧接着对控制系统的总体结构框架进行了设计，选取了相应的元器件及模块，以便下文对软硬件系统进行设计；第三和第四两章着重对本次所设计的控制系统的硬件以及软件系统进行了设计，并对设计过程以及设计原理进行了详细描述，下列为本课题将要实现的功能和目标：
本课题采用C51单片机作为主控器件，并且通过C语言来进行程序的开发。
本课题使用了价格低廉并且显示效果良好的LCD1602液晶屏作为显示模块，同时使用+5V直流电压进行系统供电。它具有温度采集功能，并且可以通过红外遥控器操纵控制系统；
本设计在自动挡模式下，该设计风速的大小可根据温度而自由调整；在人工档模式下，风速的大小受人工设定。
方案选择及元器件介绍
系统主控芯片的选取
为了实现本文所有的设计指标，必须得对控制系统的主控器芯片进行一个全方位的考核，这不仅仅涉及到它的性能和功能等方面，还要对它外形封装以及管脚数量等情况进行仔细对比。通过对目前微处理器市场上多款常用的器件查阅和学习，最终从中选择出了430单片机以及51单片机两种器件进行全面对比，从而选择出其中一个来进行控制系统的设计。
所谓430单片机指的是TI公司在二十世纪初推出的一种以低功耗为主要特点的控制器芯片，在当时它的低功耗性能达到了单片机市场上的最高水平，该公司的测试人员通过一个新鲜柠檬产生的酸性电压来对430单片机进行供电，使其进入了正常的工作状态，并且柠檬的酸性汁液发出的电量足以使其维持工作达到一小时以上。该低功耗特性使得MSP430单片机迅速赢得了许许多多手持设备设计者的青睐，由于手持设备多是通过电池供电，并且许多外形轻巧的手持设备或者玩具都是通过干电池供电，而干电池的电压最多达到3V左右，许多以5V电压供电的单片机就不适用于这种设备中，而以3.3V供电的430单片机则能轻松工作，这就是430单片机的优势，经过了十几年的发展和优化，430单片机已经形成了多个种类以适用于不同用户，其中F2系列以集成功能模块多、价格低廉赢得了最多的使用者，尤其是学生用户，不但有利于他们学习低功耗的概念，更能使得他们通过配置F2为数不多的寄存器来更快地熟悉430单片机，因此本文若采用F2系列430单片机，那么不但能够使得系统具有低功耗的特点，更能够通过430单片机丰富的配置来使得最终系统取得非常小的外形体积。
目录
一、 引言 1
（一） 智能风扇的发展背景 1
（二） 智能风扇系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 系统主控芯片的选取 3
（二） STC89C51单片机简介 4
（三） DS18B20温度传感器介绍 4
（四） 红外遥控介绍 5
（五） 风扇驱动电机介绍 6
（六） LCD1602显示器简介 7
三、 硬件系统设计 8
（一） 温控风扇系统的系统原理框图设计 8
（二） STC89C51单片机最小系统设计 8
1. 晶振电路设计 8
2. 复位电路设计 9
（三） DS18B20温度传感器电路设计 9
（四） 红外一体接收头与单片机连接电路设计 10
（五） 风扇驱动电路设计 10
（六） 显示器电路设计 11
四、 软件系统设计 12
（一） 温控风扇系统的软件工作流程设计 12
（二） DS18B20温度传感器工作流程设计 13
（三） 红外遥控模块工作流程设计 13
（四） 风扇加减风速驱动流程设计 14
（五） 显示工作流程设计 14
五、 系统调试 15
（一） 调试步骤 15
（二） 调试过程中遇到的问题
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
17
总结与展望 18
参考文献 19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
附录四 程序 24
引言
智能风扇的发展背景
本文将要介绍一种通过STC89C51单片机作为主要控制器来实现的一款智能型智能风扇控制系统。智能风扇系统已经在人们的生产生活中出现了较长一段时间，起初在单片机技术还未成熟并推向使用前，逻辑电路以及cpld等一些具有逻辑运算功能的芯片在控制届大行其道，是大多数控制系统的首要选择。通过这些具有简单运算功能的芯片能够实现一些常见的按键检测、报警器驱动以及数码管显示等功能，这一时期的智能风扇控制系统已经具有了一些简单的功能设置、报警信号发出以及测量参数显示等基本功能，但是离今天以单片机等微处理器作为主控器的智能风扇控制系统还具有相当大的一段距离，无论是在功能还是用户使用体验上，都不能最大满足用户的需求。
在这一现状下，智能风扇控制系统的设计师们意识到只有采用更高性能并且集成度更高的控制器芯片才能够设计出具有突破意义的产品来，因此在二十世纪九十年代当单片机生产技术和使用方法得到大规模的普及之后，各行各业的电子设计师们开始了对单片机系统的开发，其中在智能风扇控制系统领域，设计师们将以往的逻辑门电路或者cpld等一些主控器进行剔除，接着将微处理器芯片进行嵌入，通过程序代码的编写和编译并烧写，这样就使得智能风扇控制系统具有了一定程度的智能意义，因为它将设计师的思想换算成软件代码并下载到了微处理器芯片中进行对智能风扇控制系统中其他模块的驱动，实现具有一定智能化的操作。另外通过单片机等微器的嵌入，能够更好的实现智能风扇控制系统与用户之间的交互，由于单片机等芯片具有几十个甚至上百个管脚，因此能够实现更多模块的驱动。本次毕业设计就将以C51单片机来作为主控器，设计一款能够提升现有产品性能，改进目前相关产品所存在的普遍缺点，并且能够通过软硬件的不断优化，将控制系统的功耗降到最低。
智能风扇系统的国内外发展现状
国内外大多数企业已经普遍掌握了生产制造中高以上性能的智能风扇控制系统产品，但一些具有高端性能的智能风扇产品只占有很少的比例。这些顶尖技术只有世界上一些少有国家或者研究团队掌握，因此生产成本非常高，导致这些高端产品并不能够在市面上进行普及。例如美的集团的智能风扇如今已经做到可以根据人体的状态吹出适合人们睡眠的风，让用户在凉爽的环境下享受睡眠，但是该类产品尚未在市面上普及。
许多科研单位和研究小组为了打破这些高端产品不能在市面上普及，开始着重开始对智能风扇控制系统进行研究，不但在硬件上更在软件上寻找突破口，使用更高性能的传感器和更先进的处理器来构建智能风扇系统的整体框架，相信这种少有高端技术垄断的局面在不久的将来很快会被打破。
本文主要研究内容
本文从多个角度对温控风扇控制系统进行了描述和展现，首先将这种系统的起源发展背景以及目前国内外企业、高校的研究成果现状进行了探讨和阐述，并分析研究了目前这种控制系统投入市场后所存在的普遍缺点；论文第二章紧接着对控制系统的总体结构框架进行了设计，选取了相应的元器件及模块，以便下文对软硬件系统进行设计；第三和第四两章着重对本次所设计的控制系统的硬件以及软件系统进行了设计，并对设计过程以及设计原理进行了详细描述，下列为本课题将要实现的功能和目标：
本课题采用C51单片机作为主控器件，并且通过C语言来进行程序的开发。
本课题使用了价格低廉并且显示效果良好的LCD1602液晶屏作为显示模块，同时使用+5V直流电压进行系统供电。它具有温度采集功能，并且可以通过红外遥控器操纵控制系统；
本设计在自动挡模式下，该设计风速的大小可根据温度而自由调整；在人工档模式下，风速的大小受人工设定。
方案选择及元器件介绍
系统主控芯片的选取
为了实现本文所有的设计指标，必须得对控制系统的主控器芯片进行一个全方位的考核，这不仅仅涉及到它的性能和功能等方面，还要对它外形封装以及管脚数量等情况进行仔细对比。通过对目前微处理器市场上多款常用的器件查阅和学习，最终从中选择出了430单片机以及51单片机两种器件进行全面对比，从而选择出其中一个来进行控制系统的设计。
所谓430单片机指的是TI公司在二十世纪初推出的一种以低功耗为主要特点的控制器芯片，在当时它的低功耗性能达到了单片机市场上的最高水平，该公司的测试人员通过一个新鲜柠檬产生的酸性电压来对430单片机进行供电，使其进入了正常的工作状态，并且柠檬的酸性汁液发出的电量足以使其维持工作达到一小时以上。该低功耗特性使得MSP430单片机迅速赢得了许许多多手持设备设计者的青睐，由于手持设备多是通过电池供电，并且许多外形轻巧的手持设备或者玩具都是通过干电池供电，而干电池的电压最多达到3V左右，许多以5V电压供电的单片机就不适用于这种设备中，而以3.3V供电的430单片机则能轻松工作，这就是430单片机的优势，经过了十几年的发展和优化，430单片机已经形成了多个种类以适用于不同用户，其中F2系列以集成功能模块多、价格低廉赢得了最多的使用者，尤其是学生用户，不但有利于他们学习低功耗的概念，更能使得他们通过配置F2为数不多的寄存器来更快地熟悉430单片机，因此本文若采用F2系列430单片机，那么不但能够使得系统具有低功耗的特点，更能够通过430单片机丰富的配置来使得最终系统取得非常小的外形体积。
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