基于单片机的智能温控风扇Word格式文档下载.docx
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本次设计的单片机系统是基于单片机的智能电风扇设计。
使用的控制芯片是AT89C51,用数字温度传感器DS18B20检测温度并通过数码管显示,通过继电器来实现小电流的单片机控制大电流的电风扇电机工作,利用单片机内部定时器实现电风扇定时时间的设定。
本套系统的软件程序思想主要是通过实时温度与设定的温度上下限值进行比较后,控制电风扇启停、强弱挡,最终使环境维持让人舒适的温度。
用户可以根据自身需求自行设定温度上下限值、电风扇启停及工作时间。
用户设定的温度上下限值通过软件程序自动保存在数字温度传感器DS18B20内部的EPPROM内存单元中,掉电后数据不会丢失,不必劳烦用户每次启动风扇反复重新设定温度上下限值。
【关键词】:
智能,传感器,温控,风扇
ABSTRACT
Thedesignisbasedonsingle-chipcontrolthermostatfandesignedtosensitivesensingtemperaturesensinganddisplay,thedesignAT89C51controlcenter,asthetemperaturesensorDS18B20sensorsensesthetemperatureoftheinternaltimersettimesetthelengthtocontroltheintensityandwindspeedfanswitchThedesignofsinglechipmicrocomputersystemisbasedonsinglechipmicrocomputerintelligenttemperaturecontrolfandesign.ThroughtherelaytoachievesmallcurrentSCMcontrollargecurrentoftheelectricfanmotorwork,realizeelectricfantimingtimeofinternalmicrocontrollertimersetting.Thissetofsystemsoftwareprogramthoughtmainlythroughreal-timetemperatureandsettingtemperatureupperandlowerlimitvalueaftercomparison,strongorweakandeventuallymaketheenvironmenttomaintainacomfortabletemperature.
Theusercanaccordingtotheirownneedstosettemperatureupperandlowerlimit,electricfanstart-stopandworkingtime.UserstosetthetemperatureoftheupperandlowerlimitvalueautomaticallybythesoftwareprogramstoredinthedigitaltemperaturesensorDS18B20theinternalEPPROMmemoryunit,don'
tneedtobothertheuserwitheachfanlaunchedagainandagaintoresettemperaturelimitupanddown.
【KEYWORD】:
Intelligence,sensors,temperature,fan
1、引言
电扇是人们日常生活中常用的降温工具,从开始的吊扇到现在的USB风扇,无处不见电扇的踪迹。
虽然如今空调已经走进千家万户,但是电扇的低位还是无可取代,作为一种节能环保,并且廉价简单的降温工具,电扇还在很多人家发挥着自己独特的作用。
顺应时代潮流,各种多功能的风扇逐渐在取代传统风扇。
单片机作为一种智能化程度高,控制精度高,操作简单,廉价易得,抗干扰能力强等特点,越来越多的应用于智能化产品之中。
市场上智能风扇产品相继问世,制作方法也多种多样,功能也逐渐完善,普遍都具有了手动变速和定时关闭等功能,相对而言,具备人性化,智能化的风扇还是很少,使用也并不广泛,而且在电子工艺高度发展的今天,智能化的步伐也越来越快,尤其是中国这个高速发展的国家,电扇的智能化也该向前迈进一个步伐。
在中国市场上风扇还是有一定的市场份额的,几乎每个家庭都有风扇,具备价格便宜,摆放轻便,体积灵巧等特点,使得风扇在中小城市以及乡村将来一段时间内仍然会占有市场的大部分份额,为提高风扇的市场竞争力,使之在技术含量上有所提高,满足智能化的要求,智能风扇很具竞争力。
大学四年即将结束,为了检验自己的学习情况,我决定使用之前所学习到的硬件只是结合相关的软件基础来制作一个基于单片机的智能温控风扇。
基于对人性化与智能化相结合的考虑,同时基于对价格的考虑,本设计决定制作一个基于51单片机的智能温控风扇,该风扇具有随温度自动调节风速的功能,并且在无人时可以自动关闭,而且可以根据每个人的不同情况来设定基准温度,从而实现了人性化与智能化的双重目标。
2、总体设计
本设计的整体思路是:
利用温度传感器DS18B20来检测环境温度,并直接输出数字温度给51单片机进行处理,并将实时温度、设置温度、风速显示在液晶12864上。
设置温度辅以2个可调按键,一个提高设置温度,一个降低设置温度,设置温度只能是整数型式,检测到的环境温度可以精确到小数点后一位。
本系统还配备一个红外探头,探测出风范围内是否有人,若无人则自动关闭风扇。
如图2-1所示。
图2-1硬件总体框图
3、硬件设计
3.1AT89C51单片机概述
在20世纪70年代时,当时的微电子技术正处在一个发展阶段,集成电路也属于中规模的发展时期,对于新材料新工艺尚未进入成熟阶段,单片机也是如此,仍处在一个初级的发展阶段,元件集成规模还比较小,功能也比较简单,一般包括CPU、RAM,有的还包括了一些比较简单的I/O口,将I/O口集成到芯片上,单片机还组要将一些外围的其他处理电路共同构成一个完整的计算系统。
类似的单片机还有Z80微处理器。
1976年由INTEL公司推出的MCS-48单片机,这个时期的单片机才是真正的8位单片微型计算机,因此逐渐推向了市场。
MCS-48单片机由于它的体积小,功能全,价格低在市场上得到了广泛的应用,这为单片机的发展奠定了基础,在单片机的发展史上增添了亮丽的一笔,一个重要的里程碑。
其后单片机进入多功能强大的发展阶段,由若干但公司研发约有几十个品种,将近300多个系列,此时才算是真正进入单片机时代,普遍的单片机均集成CPU、RAM、ROM、I/O接口也很多、中断系统相当丰富,并且部分单片机还自带A/D转换器,功能性很强大强大,RAM和ROM的容量也日趋增长,寻址空间可达64kB,此时的单片机发展到了一个新纪元,应用领域也日趋广泛,单片机控制的智能化的电器也便走上了发展道路。
上个世纪90年代单片机如雨后春笋一般,MOTOROLA公司推出MC68HC系列单片机,
随后NTEL公司推出了80960超级32位单片机并且将相关产品投放市场,成为单片机发展历史上的一个里程碑。
3.1.1AT89C51单片机组成
如图3-1所示
图3-1AT89C51单片机组成结构图
目前使用较为广泛的主要是89C5X系列的单片机,都采用了标准的MCS-51控制内核,并且此系列单片机品种齐全、性能可靠、小体积、价格便宜、供货充足、调试和编程都十分方便,所以应用比较广泛。
AT89C51是CMOS结构8位单片机,具有低功耗、电压低、性能好等优点,该单片机内部具有一个内存大小为8KB的FLASHEPPROM,可反复擦除程序10000次,设计时采用了CMOS和ATMEL公司的高集成度、数据不易丢失的存储器技术,片内FLASH存储器可以使用常规的非易失性存储编程器进行编写。
因此,STC89C52是一种功能强大,使用灵活并且价格低廉的单片机,可广泛应用于各个控制领域。
AT89C51单片机的主要特性如下:
1.8KB可反复擦写程序的FLASH存储器;
2.全表态工作:
0~24HZ;
3.256x8字节的内部RAM;
4.32个外部双向输入、输出IO口;
3.1.2.AT89C51单片机的引脚结构。
如图3-2所示。
图3-2AT89C51单片机的管脚分布
表3-1AT89C51单片机的引脚功能
引脚
引脚功能
VCC
电源电压
GND
接地
P0口
P0口是双向8位三态IO口,每个IO口都可以独立控制,它不带上拉电路,主要用作数据和地址的输入输出。
P1
P1口试一个普通的输入输出口,其内部带有上拉电阻,也就是说不需要外接上拉电阻。
在对其进行数据读写操作时方法同P0口。
P2
P2口与P1口功能相同,在使用时除像P1口做驱动口外还与P0口构成地址的高8位,与P0口形成16位地址的输入输出数据操作。
P3
P3端口除普通IO口功能外,还有第二功能。
RST
单片机复位引脚,当RST复位引脚上出现两个或两个以上机器周期高电平再变为低电平,单片机将完成复位动作。
表3-2P3口的第二功能表
端口引脚
第二功能
P3.0
RXD(串行输出口)
P3.1
TXD(串行输入口)
P3.2
INT0(外部中断0)
P3.3
INT1(外部中断1)
P3.4
T0(定时/计数器0)
P3.5
T1(定时/计数器1)
P3.6
WR(外部数据写)
P3.7
RD(外部数据读)
XTAL1:
外接时钟引脚。
单片机外接晶振电路的输入端。
片内震荡电路的输入端。
XTAL2:
单片机外接晶振电路的输出端。
片内震荡电路的输出端。
3.2DS18B20单线数字温度传感器
温度传感器介绍
DS18B20是数字温度传感器。
其主要优点是体积小、价格低、精度高。
用它做温度测量系统的设计时,可以使电路更简单,在一根通信线以上,可以挂很多的DS18B20温度传感器,使用非常方便。
数字温度传感器DS18B20的实物图。
如图3-3所示
图3-3DS18B20实物图
DS18B20数字温度传感器主要由4部分组成:
64位的ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL及配置寄存器。
数字温度传感器DS18B20的内部结构。
如图3-4所示。
图3-4DS18B20内部结构图
表3-3DS18B20传感器引脚图
序号
名称
DS18B20引脚功能说明
1
地信号
2
DQ
数据输入/输出引脚,单总线接口。
3
VDD
可选择的VDD引脚。
4、系统电路设计
4.1单片机最小系统电路设计
4.1.1AT89C51单片机的最小系统。
如图4-1所示。
图4-1AT89C51单片机
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