溫控自動(dòng)風(fēng)扇系統(tǒng)論文

1、 . . . 精準(zhǔn)溫度顯示的溫控自動(dòng)風(fēng)扇系統(tǒng)摘 要本設(shè)計(jì)為一種溫控風(fēng)扇系統(tǒng)，具有靈敏的溫度感測(cè)和顯示功能，系統(tǒng)AT89C5 單片機(jī)作為控制平臺(tái)對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制?？捎捎脩粼O(shè)置高、低溫度值，測(cè)得溫度值在高低溫度之間時(shí)打開風(fēng)扇弱風(fēng)檔，當(dāng)溫度升高超過所設(shè)定的溫度時(shí)自動(dòng)切換到大風(fēng)檔，當(dāng)溫度小于所設(shè)定的溫度時(shí)自動(dòng)關(guān)閉風(fēng)扇，控制狀態(tài)隨外界溫度而定。所設(shè)高低溫值保存在溫度傳感器DS18B20部E2ROM中，掉電后仍然能保存上次設(shè)定值，性能穩(wěn)定,控制準(zhǔn)確。關(guān)鍵詞： 自動(dòng)控制;單片機(jī);溫控;風(fēng)扇目 錄摘要1目錄21引言32 方案論證42.1 溫度傳感器的選用42.2 控制核心的選擇52.3顯示電路52.4調(diào)速方

2、式62.5控制執(zhí)行部件63 系統(tǒng)簡(jiǎn)述74 硬件設(shè)計(jì)84.1、本系統(tǒng)各器件簡(jiǎn)介84.1.1 DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器簡(jiǎn)介84.1.2 AT89C52 單片機(jī)簡(jiǎn)介94.1.3 八段LED 數(shù)碼管114.2 各部分電路設(shè)計(jì)124.2.1 電源電路124.2.2 數(shù)碼管顯示電路124.2.3 聲響、溫度采集、溫度設(shè)定以與復(fù)位電路134.2.4 溫控自動(dòng)電路144.2.5無級(jí)調(diào)速電路155 軟件設(shè)計(jì)176 安裝調(diào)試19參考文獻(xiàn)20附錄1 程序流程圖21附錄2 源程序281引言生活中，我們經(jīng)常會(huì)使用一些與溫度有關(guān)的設(shè)備。比如，現(xiàn)在雖然不少城市家庭用上了空調(diào)，但在占中國(guó)大部分人口的農(nóng)村地區(qū)依舊使用

3、電風(fēng)扇作為降溫防暑設(shè)備，春夏（夏秋）交替時(shí)節(jié)，白天溫度依舊很高，電風(fēng)扇應(yīng)高轉(zhuǎn)速、大風(fēng)量，使人感到清涼；到了晚上，氣溫降低，當(dāng)人入睡后，應(yīng)該逐步減小轉(zhuǎn)速，以免使人感冒。雖然電風(fēng)扇都有調(diào)節(jié)不同檔位的功能，但必須要人手動(dòng)換檔，睡著了就無能為力了，而普遍采用的定時(shí)器關(guān)閉的做法，一方面是定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)短有限制，一般是一兩個(gè)小時(shí)；另一方面可能在一兩個(gè)小時(shí)后氣溫依舊沒有降低很多，而風(fēng)扇就關(guān)閉了，使人在睡夢(mèng)中熱醒而不得不起床重新打開風(fēng)扇，增加定時(shí)器時(shí)間，非常麻煩，而且可能多次定時(shí)后最后一次定時(shí)時(shí)間太長(zhǎng)，在溫度降低以后風(fēng)扇依舊繼續(xù)吹風(fēng)，使人感冒；第三方面是只有簡(jiǎn)單的到了定時(shí)時(shí)間就關(guān)閉風(fēng)扇電源的單一功能，不能滿足氣溫

4、變化對(duì)風(fēng)扇風(fēng)速大小的不同要求。又比如在較大功率的電子產(chǎn)品散熱方面，現(xiàn)在絕大多數(shù)都采用了風(fēng)冷系統(tǒng)，利用風(fēng)扇引起空氣流動(dòng)，帶走熱量，使電子產(chǎn)品不至于發(fā)熱燒壞。要使電子產(chǎn)品保持較低的溫度，必須用大功率、高轉(zhuǎn)速、大風(fēng)量的風(fēng)扇，而風(fēng)扇的噪音與其功率成正比。如果要低噪音，則要減小風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，又會(huì)引起電子設(shè)備溫度上升，不能兩全其美。為解決上述問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了這套溫控自動(dòng)風(fēng)扇系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用高精度集成溫度傳感器，用單片機(jī)控制，能顯示實(shí)時(shí)溫度，并根據(jù)使用者設(shè)定的溫度自動(dòng)在相應(yīng)溫度時(shí)作出小風(fēng)、大風(fēng)、停機(jī)動(dòng)作，精確度高，動(dòng)作準(zhǔn)確。2 方案論證本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的溫度控制，需要有較高的溫度變化分辨率和穩(wěn)定可靠的換檔停機(jī)控制

5、部件。2.1 溫度傳感器的選用溫度傳感器可由以下幾種方案可供選擇：方案一：選用熱敏電阻作為感測(cè)溫度的核心元件，通過運(yùn)算放大器放大由于溫度變化引起熱敏電阻電阻的變化、進(jìn)而導(dǎo)至的輸出電壓變化的微弱電壓變化信號(hào)，再用AD轉(zhuǎn)換芯片ADC0809將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)處理。方案二：采用熱電偶作為感測(cè)溫度的核心元件，配合橋式電路，運(yùn)算放大電路和AD轉(zhuǎn)換電路，將溫度變化信號(hào)送入單片機(jī)處理。方案三：采用數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20作為感測(cè)溫度的核心元件，直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)供單片機(jī)處理。對(duì)于方案一，采用熱敏電阻有價(jià)格便宜、元件易購(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，但熱敏電阻對(duì)溫度的細(xì)微變化不敏感，在信號(hào)采集、放大、轉(zhuǎn)

6、換過程中還會(huì)產(chǎn)生失真和誤差，并且由于熱敏電阻的R-T關(guān)系的非線性，其本身電阻對(duì)溫度的變化存在較大誤差，雖然可以通過一定電路予以糾正，但不僅將使電路復(fù)雜穩(wěn)定性降低，而且在人體所處溫度環(huán)境溫度變化中難以檢測(cè)到小的溫度變化。故該方案不適合本系統(tǒng)。對(duì)于方案二，采用熱電偶和橋式測(cè)量電路相對(duì)于熱敏電阻其對(duì)溫度的敏感性和器件的非線性誤差都有較大提高，其測(cè)溫圍也非常寬，從-50攝氏度到1600攝氏度均可測(cè)量。但是依然存在電路復(fù)雜，對(duì)溫度敏感性達(dá)不到本系統(tǒng)要求的標(biāo)準(zhǔn)，故不采用該方案。對(duì)于方案三，由于數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20的高度集成化，大大降低了外接放大轉(zhuǎn)換等電路的誤差因素，溫度誤差很小，并且由于其感

7、測(cè)溫度的原理與上述兩種方案的原理有著本質(zhì)的不同，使得其溫度分辨力極高。溫度值在器件部轉(zhuǎn)換成數(shù)字量直接輸出，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，又由于該傳感器采用先進(jìn)的單總線技術(shù)（1-WRIE），與單片機(jī)的接口變的非常簡(jiǎn)潔，抗干擾能力強(qiáng)。關(guān)于DS18B20的詳細(xì)參數(shù)參看下面“硬件設(shè)計(jì)”中的器件介紹。2.2 控制核心的選擇方案一：采用電壓比較電路作為控制部件。溫度傳感器采用熱敏電阻或熱電偶等，溫度信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)并放大，由集成運(yùn)放組成的比較電路判決控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，當(dāng)高于或低于某值時(shí)將風(fēng)扇切換到相應(yīng)檔位。方案二：采用單片機(jī)作為控制核心。以軟件編程的方法進(jìn)行溫度判斷，并在端口輸出控制信號(hào)。對(duì)于方案一，采用電壓比較電路具有

8、電路簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，以與無需編寫軟件程序的特點(diǎn)，但控制方式過于單一，不能自由設(shè)置上下限動(dòng)作溫度，無法滿足不同用戶以與不同環(huán)境下的多種動(dòng)作溫度要求，故不在本系統(tǒng)中采用。對(duì)于方案二，以單片機(jī)作為控制器，通過編寫程序不但能將傳感器感測(cè)到的溫度通過顯示電路顯示出來，而且用戶能通過鍵盤接口，自由設(shè)置上下限動(dòng)作溫度值，滿足全方位的需求。并且通過程序判斷溫度具有極高的精準(zhǔn)度，能精確把握環(huán)境溫度的微小變化。故本系統(tǒng)采用方案二。2.3顯示電路方案一：采用五位共陽(yáng)數(shù)碼管顯示溫度，動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。方案二：采用液晶顯示屏LCD顯示溫度對(duì)于方案一，該方案成本低廉，顯示溫度明確醒目，在夜間也能看見，功耗極低，顯示驅(qū)動(dòng)程

9、序的編寫也相對(duì)簡(jiǎn)單，這種顯示方式得到廣泛應(yīng)用。不足的地方是掃描顯示方式是使五個(gè)LED逐個(gè)點(diǎn)亮，因此會(huì)有閃爍，但是人眼的視覺暫留時(shí)間為20MS，當(dāng)數(shù)碼管掃描周期小于這個(gè)時(shí)間時(shí)人眼將感覺不到閃爍，因此可以通過增大掃描頻率來消除閃爍感。對(duì)于方案二，液晶體顯示屏具有顯示字符優(yōu)美，不但能顯示數(shù)字還能顯示字符甚至圖形的優(yōu)點(diǎn)，這是LED數(shù)碼管無法比擬的。但是液晶顯示模塊價(jià)格昂貴，驅(qū)動(dòng)程序復(fù)雜，從簡(jiǎn)單實(shí)用的原則考慮，本系統(tǒng)采用方案一。2.4調(diào)速方式方案一：采用變壓器調(diào)節(jié)方式，運(yùn)用電磁感應(yīng)原理將220V電壓通過線圈降壓到不同的電壓，控制風(fēng)扇電機(jī)接到不同電壓值的線圈上可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制風(fēng)扇風(fēng)力大小。方案二

10、：采用晶閘管構(gòu)成無級(jí)調(diào)速電路。對(duì)于方案一，由于采用變壓器改變電壓調(diào)節(jié)，有風(fēng)速級(jí)別限制，不能適應(yīng)人性化要求。且在變壓過程中會(huì)有損耗發(fā)熱，效率不高，發(fā)熱有不安全因素。對(duì)于方案二，以電位器控制晶閘管的導(dǎo)通角大小，可實(shí)現(xiàn)由最大風(fēng)速到關(guān)閉的無級(jí)別調(diào)速，可將風(fēng)力調(diào)節(jié)在關(guān)閉無風(fēng)到最大風(fēng)之間的任意風(fēng)力，實(shí)現(xiàn)“自由風(fēng)”。且在調(diào)速環(huán)節(jié)中基本無電力損耗。故本系統(tǒng)采用方案二。2.5控制執(zhí)行部件方案一：采用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD0832控制，由單片機(jī)根據(jù)當(dāng)前溫度值送出相應(yīng)數(shù)字量到AD0832，由AD0832產(chǎn)生模擬信號(hào)控制晶閘管的導(dǎo)通角，從而配合無級(jí)調(diào)速電路實(shí)現(xiàn)溫控時(shí)的自動(dòng)無級(jí)風(fēng)力調(diào)節(jié)。方案二：采用繼電器，繼電器的接有控制晶

11、閘管導(dǎo)通角的電阻的接入電路與否由單片機(jī)控制，根據(jù)當(dāng)前溫度值在相應(yīng)管腳送出高/低電平，決定某個(gè)繼電器的導(dǎo)通角控制電阻是否接入電路。（詳見4.2.4）對(duì)于方案一，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)在風(fēng)扇處于溫控狀態(tài)時(shí)也能無級(jí)調(diào)速，但是D/A轉(zhuǎn)換芯片價(jià)格較高，與其溫控狀態(tài)下無級(jí)調(diào)速功能相比性價(jià)比不高。對(duì)于方案二，雖然在溫控狀態(tài)下只能實(shí)現(xiàn)弱/大風(fēng)兩級(jí)調(diào)速，但采用繼電器價(jià)格便宜，控制可靠，且出于在溫控狀態(tài)時(shí)無級(jí)調(diào)速并不是特別需要的功能，綜合考慮采用方案二。3 系統(tǒng)簡(jiǎn)述本系統(tǒng)由集成溫度傳感器、單片機(jī)、LED數(shù)碼管、繼電器、雙向晶閘管、蜂鳴器與一些其他外圍器件組成。使用具有價(jià)廉易購(gòu)的AT89S52單片機(jī)編程控制，通過修改程序可

12、方便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)。系統(tǒng)的框圖結(jié)構(gòu)如下：溫度傳感器DS18B20單片機(jī)AT89S52數(shù)碼管顯示無級(jí)調(diào)速器被控對(duì)象（風(fēng)扇）人工控制圖1 系統(tǒng)框圖4 硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要部件包括DS18B20溫度傳感器、AT89S52單片機(jī)、雙向晶閘管、五位LED數(shù)碼管和風(fēng)扇。輔助元件包括繼電器、蜂鳴器、電阻、晶振、電源、按鍵和撥碼開關(guān)等。4.1、本系統(tǒng)各器件簡(jiǎn)介4.1.1DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器簡(jiǎn)介DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器是Dallas 半導(dǎo)體公司開發(fā)的世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。它具有3 引腳TO92 小體積封裝形式。溫度測(cè)量圍為-55+125，可編程為9 位12 位A/D 轉(zhuǎn)

13、換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625。被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16 位數(shù)字量方式串行輸出。工作電壓支持3V5.5V 的電壓圍，既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。DS18B20 還支持“一線總線”接口，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3 根或2 根線上，CPU 只需一根端口線就能與諸多DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。它還有存儲(chǔ)用戶定義報(bào)警溫度等功能。DS18B20 部結(jié)構(gòu)與管腳DS18B20 部結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由4 部分組成：64 位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH 和TL、配置寄存器。其管腳排列如圖所示，DQ 為數(shù)字信號(hào)端，GND 為電源

14、地，VDD 為電源輸入端。圖1 DS18B20 部結(jié)構(gòu)圖2 DS18B20外形與管腳4.1.2AT89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89C52是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM）256B片RAM的低電壓，高性能CMOS8 位微處理器。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8 位CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的AT89C52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。AT89C52單片機(jī)管腳AT89C52單片機(jī)管腳如圖3所示。圖3 AT89C52單片機(jī)管腳各管

15、腳功能：VCC：供電電壓。GND：接地。P0 口：P0 口為一個(gè)8 位漏級(jí)開路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL 門電流。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫1 時(shí)，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0 外部必須被拉高。P1 口：P1 口是一個(gè)部提供上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1 口管腳寫入1 后，被部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于部上拉的緣故。在FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1

16、 口作為第八位地接收。P2 口：P2 口為一個(gè)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出4 個(gè)TTL 門電流，當(dāng)P2 口被寫“1”時(shí)，其管腳被部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的容。P2 口在FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3 口：P3 口管腳是8 個(gè)帶部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收

17、輸出4 個(gè)TTL 門電流。當(dāng)P3 口寫入“1”后，它們被部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為AT89C51 的一些特殊功能口。P3.0：RXD（串行輸入口）；P3.1：TXD（串行輸出口）；P3.2：/INT0（外部中斷0）；P3.3：/INT1（外部中斷1）；P3.4：T0（記時(shí)器0 外部輸入）；P3.5：T1（記時(shí)器1外部輸入）；P3.6：/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）；P3.7：/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）。 P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要

18、保持RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE 脈沖。如想禁止ALE 的輸出可在SFR8EH 地址上置0。此時(shí)，ALE 只有在執(zhí)行MOVX，MOVC 指令是ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE 禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部

19、程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1 時(shí)，/EA 將部鎖定為RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間部程序存儲(chǔ)器。在FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V 編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入與部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。4.1.3 八段LED 數(shù)碼管本系統(tǒng)使用五個(gè)七段LED數(shù)碼管作為溫度顯示,公共陽(yáng)極。4.2 各部分電路設(shè)計(jì)4.2.

20、1 電源電路電源電路采用LM7805集成穩(wěn)壓器作為穩(wěn)壓器件，用典型接法，220V電源整流濾波后送入LM7805穩(wěn)壓，在輸出端接一個(gè)470U和0.1U電容進(jìn)一步濾除紋波，得到5V穩(wěn)壓電源。電路如圖4所示。圖4 電源4.2.2 數(shù)碼管顯示電路顯示部分包括如下圖5： 5個(gè)八段（共陽(yáng)）數(shù)碼管、PNP型三極管、電阻等。其連接方式如下：應(yīng)用單片機(jī)P0口連接八段數(shù)碼管，用P2口的P2.3P2.7五個(gè)端口作為數(shù)碼管的片選信號(hào)輸出端口，其中要用8550（PNP型）三極管做驅(qū)動(dòng)。又因?yàn)镻0口做I/O口時(shí)要加上拉電阻,所以我們給P0各位各加一個(gè)10K的電阻到電源。為了防止燒壞數(shù)碼管，所以給數(shù)碼管各段各加一個(gè)300歐

21、姆的限流電阻。要顯示的數(shù)據(jù)通過P0口送給數(shù)碼管顯示，通過P2口的P2.7P2.3五個(gè)端口分別對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行位選，事實(shí)上數(shù)碼管是間斷被點(diǎn)亮的，只是其間斷時(shí)間十分短，掃描周期在20ms以下，利用人眼視覺暫留，我們基本看不出它們的閃爍。圖5 顯示電路4.2.3 聲響、溫度采集、溫度設(shè)定以與復(fù)位電路電路如圖6所示，這一部分主要是由DS18B20，四個(gè)按鍵、一個(gè)電容一個(gè)三極管和一個(gè)蜂鳴器等構(gòu)成。聲響電路在每按下按鍵時(shí)會(huì)響一聲，當(dāng)沒有把DS18B20接入到電路中時(shí)，單片機(jī)就會(huì)通過蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音。溫度采集電路主要是由DS18B20構(gòu)成，它可以把采集的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù)，經(jīng)過單片機(jī)處理后輸出送數(shù)碼管顯示

22、。 溫度設(shè)定主要是通過按鍵S1、S2|、S3來設(shè)定的。按鍵S1、S2、S3分別接入單片機(jī)的P1.4、P1.5、P1.6腳。S3是設(shè)定鍵。用于對(duì)風(fēng)速調(diào)節(jié)的上限和下限值TH、TL的設(shè)置。當(dāng)按下S1時(shí)，可以加1，長(zhǎng)按可以快速加1，當(dāng)按下S2 時(shí)，可以減1， 長(zhǎng)按可以快速減1。圖6 聲響、溫度采集、溫度設(shè)置與復(fù)位電路4.2.4 溫控自動(dòng)電路該電路為控制風(fēng)速的人工控制與溫控兩種方式之溫控模式時(shí)的控制電路，當(dāng)選擇為溫控時(shí)，單片機(jī)默認(rèn)為弱風(fēng)，當(dāng)當(dāng)前溫度低于所設(shè)的溫度下限TL時(shí)繼電器1吸合，關(guān)閉風(fēng)扇，當(dāng)當(dāng)前溫度高于所設(shè)的溫度上限時(shí)繼電器2吸合，切換到強(qiáng)風(fēng)檔。電路如圖7。圖7 溫控自動(dòng)電路4.2.5無級(jí)調(diào)速電路

23、此電路如圖8所示，包括：雙向可控硅，雙觸發(fā)二極管、滑動(dòng)變阻器、電容。該電路為無級(jí)調(diào)速電路，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值來改變通過雙向二極管的電流，控制雙向晶閘管的導(dǎo)通角，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速?？蓪?shí)現(xiàn)由最大風(fēng)速到關(guān)閉的無級(jí)別調(diào)速，可將風(fēng)力調(diào)節(jié)在關(guān)閉無風(fēng)到最大風(fēng)之間的任意風(fēng)力，實(shí)現(xiàn)“自由風(fēng)”。圖8 無級(jí)調(diào)速電路本系統(tǒng)的總電原理圖為：圖9 總電原理圖5 軟件設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)的功能是上電復(fù)位時(shí)檢測(cè)溫度傳感器DS18B20是否存在或它工作是否正常,當(dāng)不存在或工作不正常時(shí)從蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲,提示用戶檢查DS18B20,安裝或者更換。這部分功能由DS18B20復(fù)位與檢測(cè)子程序RESET完成。當(dāng)檢測(cè)到傳感器工作正常后，

24、發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令與讀取溫度值命令，將從DS18B20讀取的二進(jìn)制溫度值轉(zhuǎn)換為七段碼在LED上顯示出來。顯示功能由溫度顯示子程序DISP1子程序?qū)崿F(xiàn)。在溫控自動(dòng)狀態(tài)，本系統(tǒng)可由用戶根據(jù)需要自由設(shè)置大小風(fēng)檔的切換溫度值TH，TL，硬件設(shè)計(jì)上為通過3個(gè)按鍵，由按鍵掃描子程序KEYSCAN子程序提供軟件支持。按下一次設(shè)置鍵K3，進(jìn)入低溫關(guān)風(fēng)扇溫度值TL設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)按下“加”鍵K1，TL值加一，長(zhǎng)按K1不放可實(shí)現(xiàn)快速加1，按下“減”鍵K2，TL值減1，長(zhǎng)按K2不放可實(shí)現(xiàn)快速減1。再按一次設(shè)置鍵K3，進(jìn)入高溫切換大風(fēng)檔溫度值TH設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)按下“加”鍵K1，TH值加一，長(zhǎng)按K1不放可實(shí)現(xiàn)快速加1，按下

25、“減”鍵K2，TH值減1，長(zhǎng)按K2不放可實(shí)現(xiàn)快速減1。下限動(dòng)作溫度值TL和上限動(dòng)作溫度值的設(shè)置圍為0-120攝氏度，滿足一般使用要求。再按一次設(shè)置鍵K3退出上下限溫度設(shè)置狀態(tài)，恢復(fù)到當(dāng)前溫度顯示狀態(tài)。在當(dāng)前溫度顯示狀態(tài)，按下“加”鍵K1一次顯示當(dāng)前TL設(shè)定值，再按一下顯示當(dāng)前TH設(shè)定值，如此循環(huán)，按設(shè)置鍵K3退回到當(dāng)前溫度顯示狀態(tài)。每次設(shè)定的TL、TH值均拷備到DS18B20的EEROM，在單片機(jī)掉電后設(shè)定值不會(huì)丟失，在再次上電時(shí)從DS18B20的EEROM中讀回上次設(shè)定的上下限動(dòng)作溫度值TH、TL，用戶要實(shí)現(xiàn)根據(jù)當(dāng)前溫度實(shí)時(shí)的控制風(fēng)扇的狀態(tài)，需要在程序中不時(shí)的判斷當(dāng)前溫度值是否超過設(shè)定的動(dòng)作

26、溫度值圍，此部分功能由比較控制子程序TEMP_COMP來完成。由于單片機(jī)的工作頻率高達(dá)12MHz，在執(zhí)行程序時(shí)不斷將當(dāng)前溫度和設(shè)定動(dòng)作溫度進(jìn)行比較判斷，當(dāng)超過設(shè)定溫度值圍時(shí)與時(shí)的轉(zhuǎn)去執(zhí)行超溫處理和欠溫處理子程序，控制繼電器的吸合、斷開狀態(tài)，從而控制風(fēng)扇實(shí)時(shí)的切換到關(guān)閉、弱風(fēng)、大風(fēng)三個(gè)狀態(tài)。在沒有超過設(shè)定的TL、TH值時(shí)默認(rèn)將風(fēng)扇置為弱風(fēng)檔。該比較控制程序又由溫度比較程序、超溫處理子程序和欠溫處理子程序構(gòu)成。顯示驅(qū)動(dòng)程序以查七段碼取得各數(shù)碼管應(yīng)顯數(shù)字，逐位掃描顯示。主程序和個(gè)主要子程序的流程圖如附錄1所示。6 安裝調(diào)試將本電路用硬件做出來，用編程器將KEIL軟件對(duì)源程序編譯生成的.HEX文件燒入

27、AT89C52單片機(jī),將單片機(jī)插入到目標(biāo)板中,連好線。將“控制模式”開關(guān)選擇在“溫控”，打開電源，風(fēng)扇工作在弱風(fēng)檔，數(shù)碼管正常顯示當(dāng)前的溫度21.6攝氏度，第五位數(shù)碼管閃爍顯示“O”，表示當(dāng)前溫度在TL和TH值之間，沒有欠溫或超溫。按“設(shè)置”鍵與“加”“減”鍵將下限動(dòng)作溫度值TL設(shè)為20攝氏度，將上限動(dòng)作溫度值TH設(shè)為23攝氏度，用書對(duì)著DS18B20扇動(dòng)，顯示溫度逐漸降低，當(dāng)達(dá)到19.9攝氏度時(shí)繼電器1動(dòng)作，將風(fēng)扇關(guān)閉，第五位數(shù)碼管閃爍顯示“L”，表示當(dāng)前溫度低于TL值。然后用手握著DS18B20，顯示溫度逐步上升，當(dāng)達(dá)到23.1攝氏度時(shí)繼電器2動(dòng)作,將風(fēng)扇切換到大風(fēng)檔,第五位數(shù)碼管閃爍顯示

28、“H”，表示當(dāng)前溫度高于TH值。將“控制模式”開關(guān)選擇在“人控”，這時(shí)數(shù)碼管依然按照上述規(guī)律顯示，但是不能對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行控制。用手旋動(dòng)無級(jí)調(diào)速旋鈕，可以將風(fēng)扇從關(guān)閉一直連續(xù)調(diào)到最大風(fēng)速，具有無級(jí)調(diào)節(jié)風(fēng)扇風(fēng)力的功能。測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期功能。參考文獻(xiàn)1 胡漢才.單片機(jī)原理與其接口技術(shù).:清華大學(xué),20042 吳金戍,慶陽(yáng),郭庭吉.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用.: 清華大學(xué),20023 科技.單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航.:人民郵電,20044 王化詳,淑英.傳感器原理.:大學(xué),20025 榮俊昌.新型電風(fēng)扇原理與維修.:高等教育,20046 王港元.電工電子實(shí)踐指導(dǎo).:科學(xué)技術(shù),2005附錄1

29、程序流程圖主程序流程圖開始初始化蜂鳴報(bào)警檢測(cè)DS18B20正常?溫度轉(zhuǎn)換命令讀溫度溫度BCD碼處理顯示溫度按鍵掃描與處理與設(shè)定溫度對(duì)比與處理NY圖11 主程序流程圖按鍵掃描子程序流程圖入口K1按下?蜂鳴器響一聲設(shè)定的TL值轉(zhuǎn)換成各LED的顯示數(shù)字K1按下?蜂鳴器響一聲顯示TL值設(shè)定的TH值轉(zhuǎn)換成各LED的顯示數(shù)字顯示TH值K1按下?K2按下?蜂鳴器響一聲YNYNYNN蜂鳴器響一聲K3按下?蜂鳴器響一聲設(shè)定TH,TL將設(shè)定TH,TL值寫入1820的暫存器將1820暫存器值寫入EEROM返回YN圖12 按鍵掃描子程序流程圖設(shè)置上下限動(dòng)作溫度值TH,TL子程序流程圖顯示,閃爍入口K1按下?=121?

30、K3按下?設(shè)置的TL加1設(shè)置的TL=0顯示TLK2按下?設(shè)置的TL減1設(shè)置的TL=0?設(shè)置的TL=119顯示TL蜂鳴一聲K3松開?K1按下?=121?設(shè)置的TH加1設(shè)置的TH=0顯示THK2按下?設(shè)置的TH減1設(shè)置的TH=0?設(shè)置的TL=119顯示THK3按下?蜂鳴一聲返回$YNYNYNNNYNYYNNYN閃爍顯示YNNYYNK3按下?Y圖13 設(shè)置上下限動(dòng)作溫度值TH,TL子程序流程圖實(shí)時(shí)溫度值與設(shè)定TH,TL值比較與超、欠溫處理子程序流程圖入口TH>當(dāng)前溫度?TH>當(dāng)前溫度?C1=0,C2=0200ms定時(shí)時(shí)間到？第五位LED滅，其它四位顯示當(dāng)前溫度第五位LED顯示H，其它四位

31、顯示當(dāng)前溫度C1=0,C2=0200ms定時(shí)時(shí)間到？第五位LED滅，其它四位顯示當(dāng)前溫度第五位LED顯示H，其它四位顯示當(dāng)前溫度C1=1,C2=1返回YYYYNNN圖14 實(shí)時(shí)溫度值與設(shè)定TH,TL值比較與超、欠溫處理子程序流程圖溫度顯示子程序流程圖取掃描字入口掃描字P2輸出取顯示數(shù)據(jù)查段碼表從P0口輸出小數(shù)點(diǎn)處理延時(shí)指向下一位ACC.3=0？P0，P2復(fù)位返回NY圖15 溫度顯示子程序流程圖DS18B20復(fù)位與檢測(cè)子程序600us復(fù)位低脈沖入口拉高總線總線=0？60us到？總線=0？存在標(biāo)志位置1延時(shí)總線拉高存在標(biāo)志位置0返回NYNYYN圖16 DS18B20復(fù)位與檢測(cè)子程序附錄2 源程序;

32、*;精準(zhǔn)溫度顯示溫控自動(dòng)風(fēng)扇系統(tǒng) *;*說明: ;* 1、K3 進(jìn)入設(shè)定低溫動(dòng)作溫度值 TL 狀態(tài):;* 2、K3 進(jìn)入設(shè)定高溫動(dòng)作溫度值 TH 狀態(tài):;* 3、K3 返回 ;* 4、設(shè)定過程： K1 加鍵 （UP）， K2 減鍵 （DOWN），可快速調(diào); 5、實(shí)際溫度在TL和TH之間時(shí)，開啟弱風(fēng)檔，低于TL時(shí)，關(guān)閉風(fēng)扇；;高于TH時(shí)，開啟大風(fēng)檔。每次設(shè)置的TH和TL均被保存在DS18B20的ROM;,掉不需重新設(shè)置. *;* TIMER_L DATA 23H TIMER_H DATA 24H TIMER_COUN DATA 25H TEMPL DATA 26H TEMPH DATA 27H

33、TEMP_TH DATA 28H TEMP_TL DATA 29H TEMPHC DATA 2AH TEMPLC DATA 2BH TEMP_ZH DATA 2CH BEEP EQU P3.7 DATA_LINE EQU P3.3 C1 EQU P3.4 ;C1控制口,接繼電器1 C2 EQU P3.5 ;C2控制口,接繼電器2 FLAG1 EQU 20H.0 FLAG2 EQU 20H.1;- K1 EQU P1.4K2 EQU P1.5 K3 EQU P1.6;= ORG 0000H JMP MAIN ORG 000BH AJMP INT_T0;-MAIN: MOV SP,#30H MOV

34、 TMOD,#01H ;T0,方式1 MOV TIMER_L,#00H ;50ms定時(shí)值 MOV TIMER_H,#4CH MOV TIMER_COUN,#00H ;中斷計(jì)數(shù) MOV IE,#82H ;EA=1,ET0=1 LCALL READ_E2 MOV 20H,#00H SETB BEEP SETB C1 setb C2 MOV 7FH,#0AH ;熄滅符 CALL RESET ;復(fù)位與檢測(cè)DS18B20 JNB FLAG1,MAIN1 ;FLAG1=0，DS18B20不存在 JMP STARTMAIN1: CALL RESET FLAG1,START LCALL BEEP_BL ;DS

35、18B20錯(cuò)誤，報(bào)警 JMP MAIN1START: MOV A,#0CCH ; 跳過ROM匹配 CALL WRITE MOV A,#044H ; 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 CALL WRITE CALL RESET MOV A,#0CCH ; 跳過ROM匹配 CALL WRITE MOV A,#0BEH ; 發(fā)出讀溫度命令 CALL WRITE CALL READ ;讀溫度數(shù)據(jù) CALL CONVTEMP CALL DISPBCD CALL DISP1 CALL SCANKEY LCALL TEMP_COMP JMP MAIN1;=;DS18B20 復(fù)位與檢測(cè)子程序;FLAG1=1 OK, FLAG

36、1=0 ERROR;=RESET: SETB DATA_LINE NOP CLR DATA_LINE MOV R0,#64H ;主機(jī)發(fā)出延時(shí)600微秒的復(fù)位低脈沖 MOV R1,#03HRESET1: DJNZ R0,$ MOV R0,#64H DJNZ R1,RESET1 SETB DATA_LINE ;然后拉高數(shù)據(jù)線 NOP MOV R0,#25HRESET2: JNB DATA_LINE,RESET3 ;等待DS18B20回應(yīng) DJNZ R0,RESET2 JMP RESET4 ; 延時(shí)RESET3: SETB FLAG1 ; 置標(biāo)志位,表示DS1820存在 JMP RESET5RESE

37、T4: CLR FLAG1 ; 清標(biāo)志位,表示DS1820不存在 JMP RESET6RESET5: MOV R0,#064H DJNZ R0,$ ; 時(shí)序要求延時(shí)一段時(shí)間RESET6: SETB DATA_LINE RET;=;=WRITE: MOV R2,#8 ;一共8位數(shù)據(jù) CLR CYWR1: CLR DATA_LINE ;開始寫入DS18B20總線要處于復(fù)位（低）狀態(tài) MOV R3,#09 DJNZ R3,$ ;總線復(fù)位保持18微妙以上 RRC A ;把一個(gè)字節(jié)DATA 分成8個(gè)BIT環(huán)移給C MOV DATA_LINE,C ;寫入一個(gè)BIT MOV R3,#23 DJNZ R3,$

38、 ;等待46微妙 SETB DATA_LINE ;重新釋放總線 NOP DJNZ R2,WR1 ;寫入下一個(gè)BIT SETB DATA_LINE RET;=;從DS18B20中讀出溫度低位、高位和動(dòng)作溫度設(shè)定值TH、TL;存入26H、27H、28H、29H;=READ: MOV R4,#4 ; 將溫度高位和低位從DS18B20中讀出 MOV R1,#26H ; 存入26H、27H、28H、29HRE00: MOV R2,#8RE01: CLR C SETB DATA_LINE NOP NOP CLR DATA_LINE ;讀前總線保持為低 NOP NOP NOP SETB DATA_LINE

39、;開始讀總線釋放 MOV R3,#09 ;延時(shí)18微妙 DJNZ R3,$ MOV C,DATA_LINE ;從DS18B20總線讀得一個(gè)BIT MOV R3,#23 DJNZ R3,$ ;等待46微妙 RRC A ;把讀得的位值環(huán)移給A DJNZ R2,RE01 ;讀下一個(gè)BIT MOV R1,A INC R1 DJNZ R4,RE00 RET ;-;200ms對(duì)閃動(dòng)標(biāo)記取反一次;-INT_T0: PUSH ACC PUSH PSW MOV TL0,TIMER_L MOV TH0,TIMER_H INC TIMER_COUN MOV A,TIMER_COUN CJNE A,#04H,INT_

40、END MOV TIMER_COUN,#00H CPL FLAG2INT_END: POP PSW POP ACC RETI;=;重新對(duì) DS18B20 初始化;將設(shè)定的動(dòng)作溫度設(shè)定值寫入 DS18B20;=RE_18B20: FLAG1,RE_18B20A RETRE_18B20A: CALL RESET MOV A,#0CCH ;跳過ROM匹配 LCALL WRITE MOV A,#4EH ;寫暫存寄存器 LCALL WRITE MOV A,TEMP_TH ;TH(動(dòng)作上限溫度） LCALL WRITE MOV A,TEMP_TL ;TL(動(dòng)作下限溫度) LCALL WRITE MOV A

41、,#7FH ;12位精確度 LCALL WRITE RET;=;功能鍵掃描子程序;=SCANKEY: MOV P1,#0F0H K1,SCAN_K2 CALL BEEP_BLSCAN_K1: CALL ALERT_TL CALL ALERT_PLAY K1,SCAN_K1 CALL BEEP_BLSCAN_K11: CALL ALERT_TH CALL ALERT_PLAY K1,SCAN_K11 CALL BEEP_BLSCAN_K2: K2,SCAN_K3 CALL BEEP_BLSCAN_K3: K3,SCAN_END CALL BEEP_BL LCALL RESET_ALERT LCALL RE_18B20 LCALL WRITE_E2SCAN_END: RET;=;設(shè)置動(dòng)作溫度值TL，TH;=RESET_ALERT: CALL ALERT_TL CALL ALERT_PLAY JNB K3,$ ;K3為位移鍵 SETB TR0RESET_TL: CALL ALERT_PLAY JNB FLAG2,R_TL01 mov 75H,7fh ;送入熄滅符 mov 76H,7fh CALL ALERT_PLAY JMP R_TL02R_TL01: CALL ALERT_TL mov 75h,7Eh ;送設(shè)定值 mov 76h,7Dh CALL ALERT_PLAY ;顯示設(shè)定