《基于单片机的智能风扇设计》11000字（论文）

III基于单片机的智能风扇设计摘要智能电风扇普及的近些年，传统电风扇越来越难以满足人们需求，在这个智能化的年代，电风扇也需要新的变革，新的创新。而智能电风扇给我们带来的不仅仅是使用起来的方便，更重要的原因是它可以根据需求应用于各种场合和环境，适应性较强，这也使得其应用比较广泛。DS18B20温度传感器的数据采集能力强，在一些恶劣的环境中所采集的温度值精度也比较高。通过单片机计算分析能力，将需求用户预设的温度值与实际采集到的温度进行比较，自动改变风扇转速以起到降低温度的效果，同时保留了传统的手动调节方式，满足不同情况下的需求。除此之外，基于51单片机的显示功能也是必不可少的，由于传感器采集的是模拟信号，模拟信号需要转换为数字信号才能实现人们肉眼可见的温度监测功能，因此，模数转换功能也是控制核心之一，通过模数转换，单片机控制发光二极管或七段数码管显示当前环境温度及当前转速档位的显示，当出现温差过大或者温度传感器故障时，会出现蜂鸣器报警，提示温度差异和故障，因此51单片机为控制核心，通过多线程集成控制方式完成对整体功能的实现，为人们提供便利。关键词:STC89C51;温度传感器;模数转换;信号采集目录29173摘要 I18330第1章绪论 129451.1课题应用前景及现状 1114441.2理论意义 241161.3本设计任务主要要求 310234第2章系统设计总体方案 454812.1温度传感器的选择 4317842.2主控机的选择 639562.3显示电路 6166162.4调速方式 725780第3章系统硬件设计 887833.1主控芯片介绍 8148963.1.1STC89C51简介 8239093.1.2STC89C51单片机主要功能和系统参数 8236583.1.3STC89C51单片机引脚 9270973.1.4STC89C51单片机最小系统 953183.2时钟电路 105793.3复位电路 11305123.4DS18B20温度采集电路 1219653.4.1DS18B20温度处理方法 12210113.4.2DS18B20工作原理 12251513.5数码管驱动显示电路 13314453.6风扇驱动电路 14205273.7按键模块 1517278第4章系统软件设计 16239214.1主程序流程图 1626014.2DS18B20子程序流程图 16209264.3数码管显示子程序流程图 1765154.4按键子程序流程图 184070第5章系统调试 2023185.1系统功能 20308495.1.1硬件调试 2020675.1.2系统实现的功能 20131955.2系统分析 201745总结 218036参考文献 2222860附录Aprotel原理图 248890附录B源程序 25PAGEPAGE30第1章绪论1.1课题应用前景及现状近些年来，随着我们国家的经济的发展，人们追求品质生活成为了新的潮流，空调的出现让人们的生活越来越舒适，在加上价格的不断下调，电风扇行业正在面临着非常严重的危机。空调强大的功能是人们能够快速接受其价格的重要原因，但是空调的功能是取决于能耗和封闭空间，所以这是其不能够完全取代电风扇的重要原因。而随着我们国家提倡保护生态环境，提出“绿水青山就是金山银山”的理念的时候，空调的高耗电量、破坏臭氧层的缺点就开始成为人们选择电风扇的重要原因。电风扇曾经是人们生活中不可缺少的一种家电，近些年来，随着空调的普及逐渐的淡出了人们的生活，变成了人们口中的老式家电。但是风扇真的被淘汰掉了吗？并没有，电风扇依然有着广泛的市场，其价格便宜、功耗更低、摆放方便的优势使其依然受到很多人的喜爱。中国人民对于电风扇的热情依然未曾消退，在资料的收集过程中能够看到大量有关于风扇优化的研究。智能化电风扇在当前已经开始进入市场了，而且有一些家电企业为了满足不同人群的需求，对风扇采用了不同的设计，实现了不同风扇的功能，比如美的推出的学生扇就是典型代表。随着各项科学技术的进步和发展，智能风扇的发展方向逐渐的朝着低噪音、低能耗、更智能方向发展，智能温控风扇在未来的应用将会越来越广泛，研究也会越来越深入。在日常生活中的传统电风扇采用的是机械控制的方式，在使用的时候，连接电源，然后按下开关，风扇进入到工作状态，扇叶开始旋转，想要调整风扇的转速需要通过手动按下调速开关进行调整。这种传统的电风扇功能相对比较单一，还存在一定的隐患，当人们在打开风扇之后，睡着了或是离开的时候，忘记了关闭风扇的话，不仅会造成电力资源的浪费，还有可能会出现电路故障甚至是引起火灾，而且电风扇处于产时间的工作状态中也会降低使用寿命。在炎热的夏天，人们因为天气的原因在晚上通常无法入睡，所以很多时候都会选择开风扇睡觉，可以人们在睡觉之前往往都会忘记关闭电风扇，对于一些昼夜温差较大的地区人们很有可能会因此感冒。虽然传统的电风扇在此基础上进行了改进，有了机械定时器，但是定时范围有限，无法满足人们的需求。为了解决以上传统电风扇的不足，于是便设计了温控自动风扇系统。重要的是可以将使用者规定好的温度自动进行风速、风量的调整，精度更加的高。而且经过调查，本次设计能够在人们的生活中进行广泛的应用，具有经济实用性。在当前阶段，温控风扇设计在一定程度上已经取得了很多的成果，比如在风扇电机自动无极调速方面，温度传感器进行温度数据采集工作之后，系统进行判定，当温度高于设定状态的时候，就会自动启动风扇，温度升高后风扇转速同时升高，当传感器采集到的温度低于所设定范围时，风扇转速逐渐减慢，直到自动停止。这种控制方式解放了人的操作，使得人只需要设定好温度即可，剩下的完全都有系统进行自动控制。智能控制使得电风扇更加的人性化是未来的发展趋势，应用领域也会随着逐渐增加，同时产生更高的经济效益。1.2理论意义在庞大的市场需求面前，电风扇如果止步不前的话就会逐渐的失去市场份额，最终退出市场。所以电风扇必须要不断的提高自身的技术含量，提高自己在市场上的竞争力，推出更多的高质量、低能耗的产品。在大学的课程学习中，我逐渐的明白了之前一些不能理解的知识，比如单片机方面的知识，在经过《单片微机原理及其应用》的学习之后，对于一些原理开始逐渐的掌握，通过实操课程逐渐的掌握了一些设计技能，这些课程都是我本次设计的基础，当然还有非常多的课程内容对于本次设计都有着非常大的帮助。也正是对这些知识的掌握和学习，才能在智能温控风扇的设计中添加更多人性化的功能。人有大量的时间都是在室内度过的，随着人们生活水平不断提升，人们对于居住场所的质量就产生了更高的需求，对于温度、湿度、光线都提出了不同的要求，而且室内环境对于人的身心健康的影响也非常大，当环境舒适的时候，人们的生理和心理都会处于一个健康的水平，同样的人们舒适感的增加，也会使得他们在工作中的效率有所提升。在异常炎热的夏天，人们都喜欢打开风扇或是空调，在室内惬意的工作或是休息，而相对于空调来说，电风扇更加的节能、实惠，适用的范围更加的广泛一些，比如风扇可以在室外使用，对于一些身体素质较差的老人和小孩来说，他们更加的喜欢电风扇吹出来的自然风。但是传统的风扇智能化的程度相对来说比较低，随着温度的变化需要通过手动进行档位的调整，一旦忘记关闭电扇还会造成电力资源的浪费，同时有可能因为长时间吹风扇导致感冒。所以本次选择了与人们生活息息相关的智能温控风扇设计，能够检测人体的体温、环境温度和环境湿度，同时根据实际检测到的数据调整风扇的转速，给予人们一个更加舒适的环境。同时在本次设计中还增加了节能模式，当人设置好了节能模式之后，风扇会自动检测所处环境中有没有人，如果没有的话将会自动停止，减少电力资源的浪费，使得电风扇具有了节能性。电风扇在当前仍然能够占据一定市场份额的重要原因就是其性能有所改进，电风扇吹出来的是模拟自然风，是一些空调所不能比拟的，还有就是电风扇价格的比较低，能耗小。而且随着人们生活水平的明显提高，居住条件也有了非常大的改善，人们通常会选择将空调机安装在主要活动的地方，对于其它地方还是选择使用风扇进行降温。虽然需求还是很大，但是明显市场上的电风扇的供给量大于实际的需求量，电风扇之间的竞争非常的激励，想要在激励的市场竞争中占据一定的地位，还是需要依靠风扇的品质和性能。智能温控风扇的出现使得电风扇在原本的基础上提高了风扇的节能性，同时也增加舒适性。而且智能温控风扇系统不仅能够应用人们的生活中，还能够应用于工业生产之中，在一些需要保持低温的车间中，使用空调的费用非常的高，而使用智能温控风扇系统之后，不仅不需要人工进行温度的控制，还降低了成本费用。同时在笔记本电脑上也可以进行应用，通过智能温控风扇进行降温，可以极大的节约电能，延长笔记本电脑的使用寿命。所以智能温控风扇系统的设计在现实生活中可以应用到多个领域中，研究这一内容有着现实意义。1.3本设计任务主要要求本次设计是以STC89C51单片机作为系统核心，通过温度传感器进行温度数据的收集，然后将其数据传输到单片机中，单片机进行处理将数据传输到控制单元，实现风扇的转速根据温度的变化而逐渐的调整。本次设计中，风扇的转速应该具有三个档位，由小风、大风、停机组成，可以通过手动进行调整也可以系统自动控制。当传感器所采集的温度数据比所设定的下限值低时，电风扇停止转动，处于关闭状态，当采集的温度数据处于设定范围内的时候，电风扇的转速处于怠速状态，当采集的温度数据比所设定的上限值高时，风扇开始全速的运转。第2章系统设计总体方案本次设计以单片机为核心，外接复位电路，晶振电路，和温度采集电路，实现系统工作复位功能以及根据温度控制风速的功能，单片机输出端为显示功能和风扇驱动功能，实时监测温度与风速，系统总体框图2-1如下：数码管驱动电路风扇驱动电路风扇复位电路温度采集电路单片机晶振电路按键设置电路数码管数码管驱动电路风扇驱动电路风扇复位电路温度采集电路单片机晶振电路按键设置电路数码管显示图2-1系统框图2.1温度传感器的选择方案一：使用热敏电阻作为温度数据的测量器件，当热敏电阻所处室温有所改变时，电压会相应改变，从而给单片机输出一个很小电压变化信号，单片机在接收到数据信号的时候开始进行处理和运算，得出相应的结果传输到显示端口。需要注意的是用AD转换芯片ADC0809将模拟信号转化为数字信号后输入单片机处理REF_Ref15485\r\h[1]。具体方案如图2-2所示。图2-2热敏温度采集电路方案二：使用热电偶作为温度数据的测量器件，这种方式需要搭接大量的电路才能够完成温度的检测和数据的传输，基本原理和方案一基本一致，都是需要通过模数转换来将相应的温度信号传输给单片机，同时由于需要连接大量的电路使得整体相对来说更加的复杂一下，但是也有优点，那就是好监测温度的范围更加的广泛。方案三：通过使用数字式温度传感器进行温度数据的测量。从方案一的实际应用角度来看，热敏电阻在之前有过大量的应用实例，相对来说比较成熟，能够为设计提供一定的借鉴意义。而且热敏电阻相对来说价格比较便宜，如果设计经费不足的情况下可以考虑这一方案，但是同时也需要考虑到热敏电阻对于温度的细微变化不够敏感的情况，这有可能会导致温度检测的精度不够。热敏电阻的阻值与时间呈非线性，其本身电阻对温度的变化存在较大误差REF_Ref19314\r\h[2]，需要通过外搭电路来满足数据的准确性，但与此同时，也使电路本身更加的复杂，可靠性不能满足要求。所以应该放弃该方案。从方案二的实际应角度来看，这种方式的测温范围非常的广泛，从-50摄氏度到1600摄氏度均可测量REF_Ref19333\r\h[3]。如此广泛的测温范围能够让设计者无须过分担心温度检测范围，但是却需要设计者考虑电路设计问题，电路设计工作变得繁琐，不符合设计简便的要求，同时也不能够达到对温度变化较为敏感的要求，所以应该放弃该方案。 从方案三的实际应用角度来看，采用DS18B20可以直接将所检测到的温度数据变成数字信号传输给单片机，无需进行模数转换，简化了外接电路，降低了外接电路会造成误差的可能。同时该方案的温度分辨率非常的高。再加上其与单片机的接线简便，所以其受干扰的影响并不大。2.2主控机的选择方案一：电压比较电路作为控制核心。这种控制方式的核心内容就是在温度传感器将温度信号传输过来的时候，将信号转变成电信号，经过一系列的处理之后，进入到的电压比较电路中进行比较，利用比较结果进行相应的控制动作。方案二：单片机作为控制核心，单片机相对于比较电路，主要是通过编程来实现各种控制功能的，而且单片机作为控制核心能够较少外接电路，使得设计更加的方便和简单。对方案一进行了分析和调查，发现这种方式并不适合在本设计中应用，主要是因为控制的方式太单一了，除了被动的接受比较之外，不能够通过设置改变上下限的温度值实现控制。同时方案一不够灵活不能够满足不同人群的不同需求，所以，即使其电路设计起来更加的简单，在本此设计中将不会采用方案一。同样的，对方案二也进行了分析和调查。单片机作为控制的核心所在，能够使用编程来实现多种功能，对于功能的扩展有着非常重要的意义，同时在本次设计中，用户也可以通过键盘对于系统的上下限温度值进行重新的设定，这些都是方案一所不具备的。同时通过程序判断的温度结果有着更高的精准度，多以本次设计选用方案二REF_Ref2173\r\h[4]。2.3显示电路方案一：使用数码管显示实时室温数据。这种方式的缺点就是能够显示的数据非常少，只能够直观看到数字和少量英文字母，优势就是价格便宜。方案二：使用液晶显示屏LCD显示实时室温数据。这种方案效果最好，降低了设计的复杂程度，简化了设计流程，能够通过简单的软件编程完成控制任务。但是缺点就是价格昂贵。针对于方案一进行了实际应用中的探讨和模拟。这种方式虽然显示的内容相对较少，但是在本次设计中，无需更多的字符的显示，数字和一部英文字母足够了，同时功耗也相对较低，显示出来的温度信息也更加的醒目，能够在相对复杂的环境中清晰的显示，同时驱动程序的编写也相对简单一些，符合本次设计的水平。不足之处就在于因为数码管是逐个点亮的，所以需要做到数码管扫描周期尽可能的低于人眼的视觉暂留时间，这样一来才有可能消除闪烁感REF_Ref19369\r\h[5]。同样的对于方案二，液晶显示也进行了讨论，虽然其优势非常之大，显示的字符数非常之多，但是考虑到设计经费和实用性的原则，在本次设计中选择的是相对价格较低的方案一。2.4调速方式方案一：使用变压器调节方法。该种方式的主要内容就是在实际中设置不同的电压线圈，当控制单元想要控制风扇电机转速变化的时候，只需要接入不同的线圈就可以了，这个种方式的原理理解起来非常的简单，但是设计过程非常的复杂。方案二：使用三极管驱动PWM控制方式。这种方式和占空比有着一定的关系，当占空比较大的时候，转速相应的就更快一些，相反则慢。而这种控制原理主要通过改变脉冲序列的宽度来完成输出量的调节REF_Ref2055\r\h[6]。经过系统的分析和研究，在使用方案一进行了实际的模拟，发现这种方式虽然能够调节风扇电机的转速，但是还存在着一些缺点和不足，比如变压的过程中将会产生损耗，效率较低，这不符合设计的初衷，同时在变压的过程中还会发热，不符合设计安全的原则。对方案二也进行实际的模拟和分析，发现这种方式符合设计的初衷，且PWM信号都是以数字形式出现的，更加方便了相互之间的信息传输，不需要在进行相应的转换。最为关键的一点就是降低了噪声，这也符合智能温控风扇的设计要求。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响REF_Ref1961\r\h[7]。而且通信距离的延长能够使得系统的远距离控制成为了现实，使得控制变得更加的灵活。所以在本次设计中选择了方案二。第3章系统硬件设计本系统的硬件主要是由温度传感器、单片机、LED数码管、三极管驱动电路等组成。其中将STC89C51单片机作为控制的核心，在后期的升级的过程中能够通过修改程序完成相应的目标，操作更加简单和方便。3.1主控芯片介绍3.1.1STC89C51简介STC89C51单片机所使用的是8051核的ISP系统可编程芯片，这使得其具有了非常广泛的应用范围，而且其还具有4K只读程序存储器。由于芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，省去了购买通用编程器，且速度更快REF_Ref18058\r\h[8]。STC89C51单片机的优势在于其性能更高、运行速度更快、而功耗却较低，再加上当前流水线生产，使得其具有了一定的广泛应用，在多数应用例子中，该单片机都能够完成相应的设计任务，所以这也是本设计选择该单片机的一个重要原因。3.1.2STC89C51单片机主要功能和系统参数(1)增强型1T流水线/精简指令集结构8051CPU(2)（5V单片机）/2.0V-3.8V(3)时钟频率0~35MHz，实际工作频率可达48MHz.(4)用户应用程序空间12K/10K/8K/6K/4K/2K字节(5)片上集成512字节RAM(6)通用I/O口（27/23个）(7)ISP/IAP，无需专用编程器(8)EEPROM功能(9)看门狗(10)内部集成MAX810专用复位电路(11)时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器。精度要求不高时，可选择使用内部时钟，因为有温漂，请选4MHz～8MHzREF_Ref1794\r\h[9]。(12)有2个16位定时器/计数器(13)外部中断2路(14)PWM/PCA(15)STC89Cc516AD具有ADC功能REF_Ref1598\r\h[10]。(16)通用异步串行口(UART)(17)SPI同步通信口，主模式/从模式(18)工作温度范围：0-75℃/-40-+85℃(19)封装：PDIP-28，SOP-28，PDIP-20，SOP-20，PLCC-32,TSSOP-20(超小封装，定货)REF_Ref1399\r\h[11]。3.1.3STC89C51单片机引脚如图3-1为STC89C51引脚图图3-1STC89C51单片机引脚图3.1.4STC89C51单片机最小系统单片机最小系统作为应用系统的核心部分，可以对其进行扩展，使得其具备一些特殊的功能，从而让单片机能够实现更多的控制功能。电源、晶振等电路都是单片机运行的根本条件REF_Ref1193\r\h[12]。STC89C51单片机的最小系统只需要外接晶振就是行了，从下图3-2中可以看出其是最小系统的构成原理图，应该注意到的是最小应用系统只能够作为小型控制单元，切不可忽略这一内容。时钟电路复位电路时钟电路复位电路STC89C51口3.2时钟电路在STC89C51单片机内部有一振荡电路，在引脚初连接晶振，就能够构成自激振荡器，并在单片机内部产生时钟脉冲信号REF_Ref19178\r\h[13]。通过下图能够清晰的看到途中有两个电容，这两个电容连接的目的是为了更好的稳定频率，电容选择为30pF，在下图中有标注，同样，晶振的频率也在下方图片中进行了标注。设计原理图如图3-3所示。图3-3时钟电路3.3复位电路复位功能对单片机运行来说是不可或缺的，当系统运行出现错误时，系统将会处于锁死状态，此时仅通过其它方式的控制不能够恢复，想要解决这一问题，就需要按下复位键进行重新启动，使得系统重新进入到初始化状态中。如果单片机的复位电路没有做好设计的话，在实际的应用中，很有可能会因为操作失误，而导致整个系统处于锁死状态，无法退出，使系统可靠性降低。STC89C51单片机的RESET引脚是复位信号的输入端，复位电路则是连接到这一引脚上面，复位信号高电平有效，同时在上文曾提到过本设计中时钟信号的晶振频率为12MHz，所以相应的复位信号的持续时间应该超过2µs才能完成复位操作REF_Ref28330\r\h[14]。图3-4为上电自动复位电路。图3-4AT89C51复位电路3.4DS18B20温度采集电路3.4.1DS18B20介绍DS18B20是在温度测量领域作为主流的一款数字式温度传感器。这种传感器由于是单总线的设计，使得设计起来和连接非常的简单，这也是被设计选择这一传感器的重要原因。同时其精度更加的高、具备一定的可靠性，由于其采集温度数据的时候直接输出的就是数字信号，无需进行转换。而且读写只需要通过一根口线来完成，同时总线能够向DS18B20供电，极大的简化了电路，使得在设计的时候更加的简便，由于没有过多的接线，可靠性也相对更高一些REF_Ref28304\r\h[15]。在实际的应用中，其测温的精度、传输的距离相对于之前的产品来说较高一些，设计者在使用该传感器的时候能够取得更好的设计效果。3.4.2DS18B20工作原理DS18B20数字温度传感器，将其通过灵敏温度元件测量的数据传输给单片机，单片机负责接下来的操作，如此循环。实际上DS18B20所采集到的环境温度数据将会通过转换传输到AT89C51单片机的P1.6口，单片机对数据进行处理和运算，然后转换成相应的信号传输给风扇电机，控制其转速。如图3-5所示。图3-5DS18B20温度采集电路3.5数码管驱动显示电路本系统的显示模块所显示的内容主要包含有环境温度和风速档位。CPU从字段输出口送出字型码时，所有数码管接收到相同的字型码，但究竟是哪个数码管亮，则取决于COM端REF_Ref28272\r\h[16]。在轮流点亮数码管的扫描过程中，每一个数码管的点亮时间都是非常短暂的，如此短暂的点亮时间根本不会形成有意义的内容，但是实际上由于视觉暂留现象，这个过程中将会在人的脑海中形成一个稳定的数码。这种方式的优点就是能够节约大量的电能。具体原理图如图3-6所示。图3-6数码管显示电路3.6风扇驱动电路风扇的驱动电路为两个三极管所组成的放大电路，驱动电路将信号放大后在传输到风扇。下图3-7为风扇驱动模块电路：图3-7风扇驱动模块3.7按键模块本设计选用独立式键盘接法，利用单片机I/O口读取口的电平高低来判断是否有键按下REF_Ref20305\r\h[17]。将按键的一个端口连接I/O口，另一个端口则是直接接地。然后按照程序中的相关内容，保持三个按键的I/O口处于高电平状态，当按下按键的时候，所对应的I/O口就会处于低电平的状态，并保持，如此循环，实现按键功能。当松开按键之后，则是恢复到高电平状态。为了防止因为按键抖动而出现错误控制的情况，本次设计中采用了软件延时的方式来进行消抖。如图3-8所示。图3-8按键模块电路图第4章系统软件设计4.1主程序流程图想要实现根据实时环境温度控制风扇转速，需要程序能够对环境温度数据和设定温度有一个判断，并能够进行相应的运算。在单片机执行程序的过程中，需要不断地对上述内容进行判断和运算，然后调用对应的子程序使风扇进入到相应的状态中，实时的控制风扇的转速。主程序流程图如图4-1所示。开始程序初始化开始程序初始化调用DS18B20初始化函数调用DS18B20温度转换函数调用温度读取函数调用按键扫描函数调用数码管显示函数调用温度处理函数调用风扇控制函数结束4.2DS18B20子程序流程图先对DS18B20进行初始化操作，再进行后续的一系列操作。DS18B20每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议REF_Ref20508\r\h[18]。通过下面的流程图能够清晰的看出，在进行温度转换的时候，都需要先发送复位命令，然后发送跳过ROM指令，最后在进行接下来的操作，完成相应的目标任务。图4-2DS18B20程序流程图4.3数码管显示子程序流程图该程序主要是为了将实时温度数据显示在四位数码管中。通过采用动态扫描的方式，进行段选信号的处理，再行进位选信号的处理，然后是一个短延时。流程图如图4-3所示。第一位送位选给低第一位送形第一位送位选给低第一位送形延时10ms显示第二位送位选给低第三位送位选给低第四位送位选给低第二位送形第三位送形第四位送形延时10ms显示延时10ms显示延时10ms显示结束4.4按键子程序流程图本系统的按键模块分别由三个按键K1、K2、K3所构成。其中K1按键的温度范围是10-20℃，也就是说，当按下这个案件的时候，温度设定范围是10-20℃，相应的K2的温度范围是20-30℃，K3是30-100℃。当按下K1按键的时候，就开始进入到了上线温度设置程序中，按下K2按键进行温度值+1操作，按下K3为-1操作。推出这一状态按下K2按键的时候，进入的是下限温度设置程序中，在这一状态中K2和K3按键的功能同K1。退出设置状态只需要在设置好之后长按K3按键即可。通过对K1、K2、K3的温度值范围的总结可以知道温度值的设置范围为10-100℃，这基本上满足了当前大部分的使用需求了。判断设置键是否按下判断设置键是否按下设置按键按下延时去抖判断当前设置模式设置上限设置下限退出设置判断加、减键是否按下修改设置的阀值结束NYYN第5章系统调试5.1系统功能5.1.1硬件调试在硬件调试中需要先对DS18B20能否正常工作进行测试，最简单的测试方法是用手攥住芯片，然后观看LED显示的数值是否快速上涨，如果数值正在快速上涨，应该松开芯片，当LED显示的数值正在逐渐的下降，就证明DS18B20在系统板上能够正常工作和运行REF_Ref28141\r\h[19]。本智能调温系统可实现：根据温度传感器所测量的数据和所设定得标准值的差值来控制电机转轴转速的快慢。环境温度高于设定温度，就说明需要电风扇展开工作，电机的转速应该根据温度的升高逐渐的开始提高；相反则是停止或是低速转动。5.1.2系统实现的功能本系统实现的功能是单片机根据环境温度的变化实现自动控制风扇电机转速，从而改变风扇转速，保证舒适性的功能。通过对温度的设定和实际环境温度的差值的计算决定风扇电机转速处于什么档位。其原理就是通过占空比的变化，产生不同转速REF_Ref28115\r\h[20]，进而实现对风扇转速的控制。在本系统设计中，也可以通过键盘来调节风扇的转速，即手动控制，同时温度的设置也主要是通过键盘来完成。单片机会控制风扇电机进行转动，根据传感器检测到的温度信息，选择风速的档位，设定温度有风扇电机的转速来完成。5.2系统分析系统在总体上能够分为四大部分，也就是温度数据采集电路、风扇驱动电路、按键电路、数码管显示电路。其中，温度检测电路可以说是这个系统设计的关键所在，所有的功能都是基于这一内容而研发的，总的来说，如果没有温度检测电路用于温度的检测，那么温度控制岂不成了空话，所以需要先有温度检测，然后才能够通过单片机控制直流风扇电机的转速REF_Ref21383\r\h[21]；数码管的动态显示电路用于显示实时室温和电风扇所处于的档位，数字式温度传感器的作用是采集温度数据，然后再通过数码管显示出来，而设定温度主要通过按键进行调整，实现了可以直观读取实时环境温度数据和所处档位REF_Ref28056\r\h[22]。总结在本次毕业设计中选择智能温控风扇课题的重要原因是其与人们的生活水平息息相关，能够提高人的生活质量和舒适度，有着非常大的现实意义。而且本次设计能够将自己在大学生涯中学习到的知识与实际进行结合，有助于自己走出校园，踏进社会。为了更好的完成本次毕业设计，我收集了大量的文献和资料，从一开始的毫无头绪逐渐的捋清思路，最后进行设计，这次经历让我有了非常大的进步。在本次设计中，实现了根据环境温度变化调整风扇转速的功能REF_Ref21856\r\h[23]。采用四位数码管显示室内实时温度以及风扇所处档位，使得人们在实际使用的过程中能够更加方便的了解当前的温度信息，再根据温度信息决定自己是否需要对温度进行调整。而且在本次设计中可以通过三个独立按键调整设定温度，手动控制风扇电机的转速。本系统的设计对于其他采用电动机来控制的系统中，同样具有着一定的适用性。在实际的生产生活中，本系统不仅能够应用于人们的日常生活，还可以应用到其它多个领域。比如在工业生产中，本系统可以提高自动化生产工厂的自动化REF_Ref27935\r\h[24]，减少人工操作，降低成本，同时自动控制能够减少电力资源的浪费，而且本系统能够更低，成本会大大的降低。综上本次系统在多个领域中都可以应用，具有很强的实用性，在社会生产和生活中有着非常重要的地位。参考文献陈圣林,王东霞.图解传感器技术及应用电路[M].中国电力出版社,2016:26-29.MaticVirant,MihaAmbrož,StevenJohnston,SimonJ.Cox.UniversalSafetyDistanceAlertDeviceforRoadVehicles[J].Electronics,2016,5(2):27-28.MaticVirant,MihaAmbrož,StevenJohnston,SimonJ.Cox.UniversalSafetyDistanceAlertDeviceforRoadVehicles[J].Electronics,2016,5(2):65-66.孙萍,冯兴.质量敏感型有毒有害气体传感器及阵列研究[M].电子科技大学出版社,2015:65-67TingWang.DesignofIntelligentWagonwhichCanAutomaticallyEnterintoGarageBasedonSTC89C52[J].AppliedMechanicsandMaterials,2015,3744:13-14.魏广芬,余隽,唐祯安.电子鼻系统原理及技术[M].电子工业出版社,2011:16-17.GhenadiiKorotcenkov.化学传感器,传感材料基础·第4册,多孔纳米材料的特性及应用[M].哈尔滨工业大学出版社,2013:55-56.崔景春.高压交流金属封闭开关设备[M].中国电力出版社,2016:43-45.白玉岷.电气工程常用装置及开关控制柜制作加工技术[M].机械工业出版社,2016:78-79.王越明.电气设备选择与计算实例[M].化学工业出版社,2014:101-102.王会良,王东锋,董冠强.单片机C语言应用100例[M].电子工业出版社,2017:74-76.方红,杨加国,唐毅.单片机技术及应用:基于汇编及C51程序设计[M].电子工业出版社,2017:43-45.付华,王雨虹,刘伟玲.智能仪器技术[M].电子工业出版社,2017:23-25.李金平,沈明山,姜余祥.电子系统设计[M].电子工业出版社,2017:31-32.徐百灵.基于单片机的智能温控风扇系统[J].科技经济导刊.2021,29(09):6-12.刘晶;郑红霞;郭文斌.基于单片机的智能温控风扇设计[J].农家参谋.2020:(22)5-9.吴迎春,曾利霞.基于51单片机的温控风扇设计[J].内燃机与配件.2020:(19)7-11.刘淑影.刘天琪基于单片机的智能风扇系统的设计[J].绥化学院学报.2020,40(09):11-17.彭欢欢.基于单片机智能风扇的设计[J].软件.2020,41(01):55-71.梁娟.基于单片机的智能温控风扇系统[J].软件.2019,40(12):43-45.吴宇桐.基于51单片机的温控风扇设计[J].中国新通信.2019,21(22):22-31.王蕊.基于单片机的多功能自动调温风扇系统设计[D].兰州,兰州大学,2014.张少康.基于单片机的智能温控风扇系统设计[J].电子测试.2019,(01):33-41.罗雪仪.基于单片机的风扇温湿度控制系统[J].电子世界.2018,(07):21-56.附录Aprotel原理图附录B源程序#include<reg51.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitdj=P1^0;//电机控制端接口sbitDQ1=P1^6;//温度传感器接口//////////按键接口//////////sbitkey1=P3^5;//设置温度sbitkey2=P3^6;//温度加sbitkey3=P3^7;//温度减//////////sbitw1=P2^4;sbitw2=P2^5;sbitw3=P2^6;sbitw4=P2^7;/////共阴数码管段选//////////////////////////////////////////////uchartable[22]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71,0x40,0x38,0x76,0x00,0xff,0x37};//'-',L,H,灭,全亮，n 16-21uintwen_du; uchargao,di;//pwmuintshang,xia;//对比温度暂存变量uchardang;//档位显示ucharflag;uchard1,d2,d3;//显示数据暂存变量//////////////////////////////DS18B20////////////////////////////////////////////////ucharng; //负号标志ucharcodetab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x58,0xFF};//共阴数码码表/*0123456789C无*/ucharcodedf_Table[]={ 0,1,1,2,3,3,4,4,5,6,6,7,8,8,9,9}; //温度小数位对照表uintCurrentT=0;//当前读取的温度整数部分ucharTemp_Value[]={0x00,0x00};//从DS18B20读取的温度值ucharDisplay_Digit[]={0,0,0,0};//待显示的各温度数位bitDS18B20_IS_OK=1;//传感器正常////////////////////////////////DS18B20///////////////////////////////////////////////voidDDdelay(uintms){ ucharx; for(ms;ms>0;ms--) for(x=10;x>0;x--);}/***********ds18b20延迟子函数（晶振12MHz）*******/voiddelay_18B20(uinti){ while(i--);}//************************************************************************/voidDelay_ms(unsignedintt)//延时1ms{ unsignedinti,j; for(i=0;i<t;i++) for(j=0;j<120;j++) ;}voidDelay(uintx){ while(--x);}//初始化DS18B20/*DS18B20的复位脉冲主机通过拉低单总线至少480us以产生复位脉冲然后主机释放单总线并进入接收模式此时单总线电平被拉高DS18B20检测到上升沿后延时15～60us，拉低总线60～240us产生应答脉冲*/ ucharInit_DS18B20(){ ucharstatus; DQ1=1;//DS18B20置高电平 Delay(8);//延时 DQ1=0; //DS18B20置低电平 Delay(90); //延时480us以上 DQ1=1; //DS18B20置高电平 Delay(8);//延时 status=DQ1;//读状态 Delay(100);//延时 DQ1=1; //DS18B20置高电平 returnstatus;//返回状态}//读一个字节/*写时隙主机在写1时隙向DS18B20写入1，在写0时隙向DS18B20写入0所有写时隙至少需要60us，且在两次写时隙之间至少需要1us的恢复时间两种写时隙均以主机拉低总线开始产生写1时隙：主机拉低总线后，必须在15us内释放总线，由上拉电阻拉回至高电平产生写0时隙：主机拉低总线后，必须整个时隙保持低电平*/ucharReadOneByte(){ uchari,dat=0; DQ1=1;//DS18B20置高电平 _nop_();//延时 for(i=0;i<8;i++) { DQ1=0;//DS18B20置低电平 dat>>=1;//右移数据 DQ1=1;//DS18B20置高电平 _nop_();//延时 _nop_();//延时 if(DQ1) dat|=0X80; Delay(30);//延时 DQ1=1;//DS18B20置高电平 } return(dat);}//写一个字节/*所有读时隙至少60us且两次独立的读时隙之间至少需要1us的恢复时间每次读时隙由主机发起，拉低总线至少1us。若传1，则保持总线高电平；若发送0，则拉低总线传0时DS18B20在该时隙结束时释放总线，再拉回高电平状态，主机必须在读时隙开始后的15us内释放总线，并保持采样总线状态*/voidWriteOneByte(uchardat){ uchari; for(i=0;i<8;i++) { DQ1=0; //DS18B20置低电平 DQ1=dat&0x01; Delay(5); //延时 DQ1=1; //DS18B20置高电平 dat>>=1;//右移数据 }}//读温度值voidRead_Temperature(){EA=0;//关中断 if(Init_DS18B20()==1) DS18B20_IS_OK=0; else { WriteOneByte(0xcc);//跳过序列号 WriteOneByte(0x44);//启动温度转换 Init_DS18B20(); WriteOneByte(0xcc);//跳过序列号 WriteOneByte(0xbe);//读取温度寄存器 Temp_Value[0]=ReadOneByte();//温度低8位 Temp_Value[1]=ReadOneByte();//温度高8位 DS18B20_IS_OK=1; } EA=1;// 开中断}//处理温度值voidDisplay_Temperature(){// uchari; uchart=150; //延时ng=0; //与负值标志 if((Temp_Value[1]&0xf8)==0xf8) //判断是否为负 { Temp_Value[1]=~Temp_Value[1]; //取反 Temp_Value[0]=~Temp_Value[0]+1; //取反 if(Temp_Value[0]==0x00) Temp_Value[1]++; ng=1; //负号 } else{ng=0;} Display_Digit[0]=df_Table[Temp_Value[0]&0x0f];//查表得温度小数部分 CurrentT=((Temp_Value[0]&0xf0)>>4)|((Temp_Value[1]&0x07)<<4);//温度整数部分 Display_Di