基于单片机的智能温控风扇设计

贺廉云

摘要：本次设计是基于单片机的智能温控风扇。以STC89C52单片机为核心，可以实现对风扇的有效控制。可以根据需要设置不同的温度，如果温度在设定值最大值和最小值之间时则启动风扇弱风档，如果温度超过设定的数值时将会变到大风档，如果温度低于最小值时风扇停止转动，启动什么风挡由外部温度决定。测得的温度值保存在温度传感器DS18B20内部ROM中，断电后保存的数值不变。基于单片机的智能温控风扇可以满足人们的不同需要，具有一定的实用意义。

关键词：单片机；温度传感器；智能控制

中图分类号：TP393 文献标识码：A

Design of Microcomputer based intelligent temperature control

HE Lianyun

（Mechanical and Electronic Engineering Department， Dezhou University，Dezhou Shandong 253023，China）

Abstract：This design is based on the MCU intelligent temperature control fan. The paper applies STC89C52 microcontroller as the core， which can achieve the effective control of the fan according to the needs of different temperature. If the temperature value stays within this range between the set maximum and minimum value， the fan could start weak wind profile； if the temperature exceeds the set value ， the fan will change to the strong wind profile； and if the temperature is lower than the minimum value， the fan could correspondingly stop rotating.That is to say， starting the windshield is decided wholly by external temperature decision. The measured temperature values stored in the DS18B20 internal temperature sensor ROM， with constant power saving value. Intelligent temperature control fan MCU can meet the different needs of people， and has good practical significance.

Key Words： single chip microcomputer； temperature sensor； intelligent control

0 引言

21世纪是电子信息化的时代，温度控制器在各个领域都获得了广泛的应用，其最大的优势就是可以实时监测温度变化并进行自动控制，能够智能全面地满足人们的实际需要。基于单片机的智能温控风扇是应用单片机系统设计研发的一个小型控制系统。温控风扇能够随着温度的改变，自行调整档位高低，继而控制风速的大小，用户也可以根据自己的具体需要来手动设定档位值，呈现出实用性和个性化的十足优势，可应用于家庭、宾馆等各类对温度经常提出高端要求的真实场所。系统的效率高，成本低，而且其使用寿命长，能够带来可观的经济效益，因而具有广阔的发展前景和市场潜力[1]。本文即针对这一课题展开完整详尽论述。

1 系统整体设计

系统设计框图如图1所示。

由图1可知，整个系统包括5个模块，分别是键盘输入模块，数字温度传感模块，电机控制模块、温度的测量和显示模块以及单片机最小系统。具体来说，系统应用温度传感器DS18B20测量环境温度，转化成数字信号后输入给STC89C52单片机，并在LED数码管上显示相应的温度。也可以通过键盘按键来进行最大、最小值的设定，再由单片机控制完成指定设置功能[2]。

2 硬件电路设计

2.1单片机最小系统电路设计

STC89C52是STC公司生产的一种CMOS的8位微控制器。STC89C52不但使用了MCS-51系列单片机的经典内核，而且加入了众多的改进，使求获得更为强大的应用拓展实用功能。STC89C52在拥有灵活的8 位处理器的同时，更可以实现在系统可编程Flash，因此该单片机已然成为当下常规嵌入式系统开发的主流首选[3]。

主控制最小系统电路如图2所示。

2.2 温度采集电路[4]

除主控电路外，本文还重点设计了温度采集电路。电路中选用了DS18B20温度传感器，可以做到一根总线上挂接多个DS18B20，DS18B20温度传感器是通过内部的时钟电路发挥作用，最终实现温度的测量。单片机I/O口和 DS18B20温度传感器的连接如图3所示。

2.3 独立按键连接电路

本次研发中，特征设计方面还有3个独立按键，分别连接单片机的P2.0口、P2.1口和P2.2口，另一端接地，如图4所示。按下P22键可以自行设置温度，而按下P21键可以使设置的温度上限值升高，按下P20键则可使设置的温度下限值减小。用户可以根据自己的实际需要设置调控温度，简单方便。

软件设计中，程序初始化函数可实现对DS18B20的启动初始化，与此同时温度读取函数提供对数据的读取和转化功能，而键盘扫描函数则是根据用户的需求来设定温度可控的上限、下限值。此后，温度处理函数还将对采集得到的温度数据进行分析整理，其结果数据即可成为风扇控制函数发出指令来操纵对风扇电机的启停及转速调节等行为动作的实施依据[5]。

4 仿真与分析

本文研究中，针对上述软硬件的关键主题设计，选用了Proteus进行仿真[6]。仿真系统结构设计如图6所示。

由仿真实验结果可以表明，系统先期设定了温度，风扇电机可以根据温度的升高降低而相应地控制电机风速的变化。当温度低于下限值时，风扇停止转动；当超过上限值时，风扇转速提高，风速达到最大。

5 结合语

基于单片机的智能温控风扇采用DS18B20传感器，将检测到的温度转化为数字信号，单片机对输入的数字信号进行分析处理，当温度高于上限值时，风扇全速旋转；当温度低于下限时，风扇停转；当温度处于上限值与下限之间时，风扇开始平稳转动。系统以单片机和DS18B20传感器为核心，具有温度显示和控制风扇转速的功能。

参考文献：

[1]荣俊昌.新型电风扇原理与维修[M]. 北京：高等教育出版社，2004：22-30.

[2]何立民.单片机应用系统设计[M].北京：清华大学出版社，2006：8-10.

[3]杨子文.单片机原理及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2006：12-16.

[4]陈圣林，王东霞. 图解传感器技术及应用电路[M].2版. 北京：中国电力出版社，2016： 10-15.

[5]王福瑞.单片微型机测控技术大全[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003：12-14.

[6] 程国钢. Proteus原理图设计与电路仿真就这么简单[M].北京：电子工业出版社，2014：26-37.