基于51单片机的温控智能电风扇

叶惠芳2011330300302机电11（1）班1浙江理工大学《单片机系统设计及应用实验》设计报告题目：基于51单片机的温控智能电风扇专业：机械电子工程班级：机电11（1）班姓名：叶惠芳学号：2011330300302指导教师：袁嫣红机械与自动控制学院2014年7月3日叶惠芳2011330300302机电11（1）班2目录摘要........................................................................................................................4第一章课程设计的目标及主要内容..................................................................51.1课程设计的目标及意义..........................................................................51.2温控智能电风扇的主要内容和技术关键..............................................51.2.1课程设计的主要内容...................................................................51.2.2技术关键.......................................................................................5第二章温控智能电风扇控制系统硬件设计......................................................62.1课程设计总体硬件设计..........................................................................62.2芯片及主要器件选择..............................................................................62.2.1控制核心的选择...........................................................................62.2.2温度传感器的选用.......................................................................72.2.3显示电路.......................................................................................72.3芯片及器件介绍......................................................................................72.3.1AT89C51单片机..........................................................................72.3.2L298芯片介绍.............................................................................82.3.3DS18B20温度传感器..................................................................92.3.4LED数码管简介.........................................................................112.4主要硬件电路........................................................................................122.4.1温度检测电路设计.....................................................................122.4.2电机调速电路设计....................................................................122.4.3PWM调速原理..........................................................................132.4.4LED数码管显示电路及按键电路............................................13第三章温控智能电风扇控制系统软件设计与实现........................................143.1主程序...................................................................................................143.2数字温度传感器模块...........................................................................143.3电机调速与控制子模块........................................................................16第四章调试结果与总结....................................................................................164.1调试结果...............................................................................................16叶惠芳2011330300302机电11（1）班34.2课程设计总结.......................................................................................20参考文献..............................................................................................................21附录一..................................................................................................................23附录二..................................................................................................................24附录三..................................................................................................................25叶惠芳2011330300302机电11（1）班4摘要电风扇与空调的降温效果不同，相较于空调的迅速降低环境温度不同，电风扇更加温和，适宜于体质较弱的老人与小孩。并且，电风扇价格实惠，使用简单。现在市面上的电风扇大多只能手动调速，还外加一个定时功能。对于温差较大的夜晚，若不能及时改变风速大小后停止，很容易感冒着凉。所以本课程设计以AT89C51为核心控制系统根据外界温度的变化对电风扇进行转速控制，以实现自动换挡功能。除此之外，我们还设置了一个用户可以自己通过键盘设置最低温度的模块，一旦外界温度等于或是低于该设置温度，电机自动停止运行。关键词：单片机温度传感器驱动器智能调速叶惠芳2011330300302机电11（1）班5第一章课程设计的目标及主要内容1.1课程设计的目标及意义夏天到了，空调是现代家庭中的主流降暑电器，但是对于老人与小孩，体质相对来说较弱，空调的使用易于受凉，所以家用电风扇，风速温和，既可以达到清凉的目的，又可防止空调带来的弊端。然而，现在市面上的家用电风扇大多只能手动调速再加一个定时器，功能单一。晚上后半夜与前半夜气温差比较大，若不能及时减小风速，很可能感冒。所以，我们在现有电风扇的功能至上增加了温度控制模块，电风扇的电机转速可以根据外界温度的改变而改变。我们的主要实现的功能有以下几点：1.用户可以手动设置温度下限，外界温度一旦与该设定温度相等或是小于该温度，电机自动停止转动。2.当温度每降低2℃或是升高2℃，电机转速自动下降一个档位。1.2温控智能电风扇的主要内容和技术关键1.2.1课程设计的主要内容（1）课程设计采用了AT89C51单片机作为主要处理芯片，DS18B20作为温度传感器感知和传递外界环境的变化，然后通过51单片机进行一系列处理然后对12V的直流电动机进行转速的控制。（2）在直流电动机转速控制模块，采用了L298驱动器对电机进行驱动。在显示方面，用7SEG-MPX6-CC-BLUE数码管来显示外界温度的变化以及人为设定的温度值。1.2.2技术关键（1）温度传感器DS18B20的工作原理以及它内部对温度数据的处理方式，51单片机如何用程序将其输出数据读入，并进行处理。（2）L298驱动器的工作原理以及电机调速处理的实现方式程序的编写。叶惠芳2011330300302机电11（1）班6（3）数码管显示与按键模块直接的联系以及处理程序的编写。第二章温控智能电风扇控制系统硬件设计2.1课程设计总体硬件设计系统总体设计硬件框图如图2.1所示图2.1系统方块图对于单片机中央处理系统的方案设计，根据要求，我们可以选用AT89C51单片机作为中央处理器。作为整个控制系统的核心，单片机内部已包含了定时器、程序存储器。数据存储器等硬件，其硬件能符合整个控制系统的要求，不需要外接其他存储器和定时器件，方便的构成一个最小系统。整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比高，是比较合适的方案。本系统实现风扇的温度控制，需要有较高的温度变化分辨率和稳定可靠的换挡停机控制部件。2.2芯片及主要器件选择2.2.1控制核心的选择采用AT89C51单片机作为控制核心，以软件编程的方法进行温度判断，并叶惠芳2011330300302机电11（1）班7在端口输出控制信号。以单片机作为控制器，通过编写程序不但能将传感器感测到的温度通过显示电路显示出来，而且用户能通过键盘接口，自由设置温度下限，满足用户需求，并且通过程序判断温度具有极高的精准度，能精确把握环境的微小变化。2.2.2温度传感器的选用采用数字式集成温度传感器DS18B20作为感测温度的核心元件，直接输出数字温度信号共单片机处理。2.2.3显示电路采用7SEG-MPX6-CC-BLUE数码管显示温度。数码管显示温度清晰简单，价格优惠，驱动程序简单。2.3芯片及器件介绍2.3.1AT89C51单片机AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，片内4bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大。AT