邵陽學院信息工程系 黃 特 許建明 陳炯明

?

基于單片機控制的溫控風扇設計

邵陽學院信息工程系 黃 特 許建明 陳炯明

【摘要】本文采用STC89C52RC單片機為主要核心，通過溫度傳感器即DS18B20，對外部環(huán)境溫度進行數(shù)據(jù)采集，然后通過STC89C52RC單片機進行處理，控制L298N直流電機模塊，來調(diào)節(jié)直流電機轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)對電風扇的智能控制，這樣就建立了一個電風扇的智能控制模塊，電機隨溫度的變化而自動改變轉(zhuǎn)速，具有智能調(diào)控的功能。

【關鍵詞】溫度傳感器；單片機；風扇

1　系統(tǒng)工作原理

利用STC89C52RC微型控制器作為控制核心，通過DS18B20溫度傳感器實時采集當前的環(huán)境溫度，根據(jù)外界溫度的高低改變風扇電機的轉(zhuǎn)速，達到自動調(diào)節(jié)風力的控制，也可以采用鍵盤控制改變風扇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)風力，同時可以顯示當前的環(huán)境溫度和調(diào)節(jié)的溫度。電機的驅(qū)動采用專用電機驅(qū)動芯片L298N來實現(xiàn)，在軟件設計中，設定了風扇的最低的工作溫度時，如遇到當前室內(nèi)溫度低于這個最低溫度時，電風扇要求自動關閉，當室內(nèi)溫度高于設置溫度時，電風扇將會自動重新開始工作。

圖1　系統(tǒng)方框圖

2　系統(tǒng)硬件設計

2.1溫度傳感器模塊

根據(jù)電路指標要求和節(jié)省成本考慮選用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，該溫度傳感器具有電路簡單、測量誤差小、直接輸出數(shù)字量、單總線控制等特點，降低了電路的復雜程度，可以直接跟單片機連接，在本設計中完全達到了測量溫度的要求。DS18B20是Dallas半導體公司開發(fā)的全球第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。測量溫度范圍為負55攝氏度至正125攝氏度，達到9位到12位A/D轉(zhuǎn)換精度，溫度分辨率達0.0625攝氏度。3V到5.5V的電壓范圍之內(nèi)可以正常工作，可且以采用多種方式電源接入。DS18B20還支持“一線總線”接口，多個DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，STC89C52RC單片機只需要一根I/O口線就可以與多個DS18B20通訊，占用微處理器的I/O口資源較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。

圖2　調(diào)速電路

2.2電機調(diào)速與控制模塊

在本次設計的整個控制系統(tǒng)比較重要的電路就是電機的調(diào)速。溫度傳感器DS18B20不斷地采集外界環(huán)境的溫度，將采集到的信號輸入單片機，單片機再通過控制L298來調(diào)節(jié)PWM的輸出，在一個周期T里開關管導通的時間與周期的比值表示占空比D。D的變化范圍是0到1之間。當電源電壓U不變化的時候，輸出電壓的平均值U取決與占空比D的大小，改變D的值就會改變輸出電壓的平均值，從而達到控制電動機轉(zhuǎn)速的目的，即實現(xiàn)PWM調(diào)速。使施加在電風扇電機上的輸入電壓發(fā)生相應的改變，電壓的改變會導致電風扇電機的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速變化就相當于對電風扇進行了調(diào)速。調(diào)速電路如圖2所示。

2.3顯示模塊

采用1602LCD液晶顯示裝置顯示當前的溫度和設定問題，最大的好處是價格便宜，溫度顯示清晰地可看見，在晚上也能看清楚，低功率，消耗量小，顯示驅(qū)動程序的編寫也是相對比較的簡單，這種顯示電路廣泛被市場所接受。

3　程序設計

主程序模塊進行一些初始化及外界環(huán)境溫度的讀取，LCD1602進行溫度的顯示。根據(jù)溫度的變化單片機對電機實現(xiàn)轉(zhuǎn)速改變，還應完成相關的延時（如倒計時等）操作等內(nèi)容，當溫度超出設定范圍，單片機實現(xiàn)控制電機停機或選擇最高運轉(zhuǎn)速度等不同的處理。

4　結(jié)束語

本設計是采用微控制器的對風扇電機的控制，從而實現(xiàn)對風扇轉(zhuǎn)速的自動調(diào)節(jié)，電路簡單可行，可以實現(xiàn)數(shù)字環(huán)境溫度和設定溫度大小，具有一定的智能化和先進性，有較好的實用價值。

參考文獻

[1]江世明,許建明,朱群峰,申壽云.單片機原理及應用[M].上海:上海交通大學出版社,2013.

[2]郁有文,常健等.傳感器原理及工程應用(第三版)[M].西安:西安電子科技大學出版社,2009.

[3]王東鋒等.單片機C語言應用100例[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.

黃特（1993—），男，湖南岳陽人，大學本科，現(xiàn)就讀于邵陽學院信息工程系電子科學與技術專業(yè)。

許建明（1977—），男，湖南武岡人，碩士，副教授，主要從事電子技術研究。

通信作者：

作者簡介：