智能温控散热器

I西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报告题目：智能温控风扇摘要：设计这个智能电风扇它的主要功能是：通过温度传感器对笔记本电脑出风口温度进行采集，用51单片机来作为处理器，并用51单片机来控制散热底座电风扇的转速，把温度在数码管上显示出来。主要内容：本设计以STC89C52RC单片机为核心，通过温度传感器（DS18B20）对笔记本电脑出风口温度进行数据采集，从而建立一个控制系统，使散热底座转速随温度的变化而自动变化，实现“温度高，风力大；温度低，风力小”的性能。关键词：STC89C52R，DS18B20，直流电机Abstract:Thesmartfandesignofitsmainfeaturesare:temperaturemeasurementbytemperaturesensoronsinglechipastheprocessorwith51,and51single-chiptocontrolthefanwiththespeed,thetemperaturedisplayedontheLEDdisplay.Description:ThisdesignAT89C51microcontrollerasthecore,throughthetemperaturesensor(DS18B20)datacollectionontheambienttemperatureinordertoestablishacontrolsystemthatallowsfansofthechangeswiththetemperatureautomaticallychangegeartoachievehightemperature,largewind;lowtemperature,windsmallperformance.Keywords：STC89C52R,DS18B20,DCmotorII西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报告目录第一章整体方案设计...................................................11.1前言..........................................................11.2系统整体设计....................................................11.3方案论证........................................................21.3.1温度传感器的选择..........................................21.3.2控制核心的选择............................................31.3.3温度显示器件的选择........................................31.3.4调速方式的选择............................................4第二章各单元模块的硬件设计...........................................52.1系统器件简介....................................................52.1.1DS18B20单线数字温度传感器简介............................52.1.2达林顿反向驱动器ULN2803简介..............................52.1.3STC89C52RC单片机简介.....................................52.1.4LED数码管简介............................................62.2各部分电路设计..................................................62.2.1开关复位与晶振电路........................................62.2.2独立键盘连接电路..........................................72.2.3数码管显示电路............................................72.2.4温度采集电路..............................................82.2.5风扇电机驱动与调速电路....................................82.2.6串口通信...................................................9第三章软件设计......................................................103.1程序设置.......................................................103.2用KeilC51编写程序............................................11第四章系统调试......................................................124.1软件调试.......................................................124.2硬件调试.......................................................124.2.1数码管亮度明显偏低.......................................124.2.2传感器DS18B20温度采集部分调试...........................124.2.3电动机调速电路部分调试...................................134.3系统功能.......................................................134.3.1系统实现的功能...........................................134.3.2系统功能分析.............................................13结论.............................................................14参考文献.............................................................15致谢.............................................................16附录1：电路总图.....................................................17附录2：程序设计.....................................................181西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报告第一章整体方案设计1.1前言在现代社会中，风扇被广泛的应用，发挥着举足轻重的作用，如夏天人们用的散热风扇、工业生产中大型机械中的散热风扇以及现在笔记本电脑上广泛使用的智能CPU风扇等。而随着温度控制技术的发展，为了降低风扇运转时的噪音以及节省能源等，温控风扇越来越受到重视并被广泛的应用。在现阶段，温控风扇的设计已经有了一定的成效，可以使风扇根据环境温度的变化进行自动无级调速，当温度升高到一定时能自动启动风扇，当温度降到一定时能自动停止风扇的转动，实现智能控制。随着单片机在各个领域的广泛应用，许多用单片机作控制的温度控制系统也应运而生，如基于单片机的温控风扇系统。它使风扇根据环境温度的变化实现自动启停，使风扇转速随着环境温度的变化而变化，实现了风扇的智能控制。它的设计为现代社会人们的生活以及生产带来了诸多便利，在提高人们的生活质量、生产效率的同时还能节省风扇运转所需的能量。本文设计了由STC公司的STC89C52RC单片机作为控制器，采用DALLAS公司的温度传感器DS18B20作为温度采集元件，并通过一个达林顿反向驱动器ULN2803驱动风扇电机的转动。同时使系统检测到得环境温度以及系统预设的温度动态的显示在两位LED数码管上。根据系统检测到得环境温度与系统预设温度的比较，实现风扇电机的自动启停以及转速的自动调节。1.2系统整体设计本设计的整体思路是：利用温度传感器DS18B20检测环境温度并直接输出数字温度信号给单片机STC89C52RC进行处理，在LED数码管上显示当前环境温度值(检测到的当前环境温度为整数）。同时采用PWM脉宽调制方式来改变直流风扇电机的转速。并通过一个按键实现智能控制和固定转速切换。系统结构框图如下：2西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报告图1.1系统构成框图1.3方案论证本设计要实现风扇直流电机的温度控制，使风扇电机能根据环境温度的变化自动改变转速，需要比较稳定可靠的电机变速控制部件。1.3.1温度传感器的选择在本设计中，温度传感器的选择有以下两种方案：方案一：采用热敏电阻作为检测温度的核心元件，并通过运算放大器放大，由于热敏电阻会随温度变化而变化，进而产生输出电压变化的微弱电压变化信号，再经模数转换芯片ADC0809将微弱电压变化信号转化为数字信号输入单片机处理。方案二：采用模拟式的集成温度传感器LM35作为温度检测的核心元件，经模数转换芯片ADC0809将微弱电压变化信号转化为数字信号输入单片机处理。方案三：采用数字式的集成温度传感器DS18B20作为温度检测的核心元件，由其检测并直接输出数字温度信号给单片机进行处理。温度显示DS18B20STC89C52RC按键中断PWM驱动电路直流电机3西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报告对于方案一，采用热敏电阻作为温度检测元件，有价格便宜，元件易购的优点，但热敏电阻对温度的细微变化不太敏感，在信号采集、放大以及转换的过程中还会产生失真和误差，并且由于热敏电阻的R-T关系的非线性，其自身电阻对温度的变化存在较大误差，虽然可以通过一定电路来修正，但这不仅将使电路变得更加复杂，而且在人体所处环境温度变化过程中难以检测到小的温度变化。故该方案不适合本系统。对于方案二，虽然模拟式集成温度传感器LM35的高度集成化，大大降低了外接放大转化等电路的误差因数，温度误差变得很小，但由于其检测温度结果以电压形式输出，需要使用数模转换芯片ADC0809转换为数字信号，此过程较为繁琐。并且由于LM35对温度变化产生的电压变化较小，系统易受干扰。故该方案不适合本系统。对于方案三，由于数字式集成温度传感器DS18B20的高度集成化，大大降低了外接放大转化等电路的误差因数，温度误差变得很小，并且由于其检测温度的原理与热敏电阻检测的原理有着本质的不同，使得其温度分辨力极高。温度值在器件内部转化成数字量直接输出，简化了系统程序设计，又由于该温度传感器采用先进的单总线技术，与单片机的接口变得非常简洁，抗干扰能力强，因此该方案适用于本系统。1.3.2控制核心的选择在本设计中采用STC89C52RC单片机作为控制核心，通过软件编程的方法进行温度检测和判断，并在其I/O口输出控制信号。STC89C52RC单片机工作电压低，性能高，片内含8k字节的只读程序存储器ROM和512字节的随机数据存储器RAM，它兼容标准的MCS-51指令系统，性价比高，适合本设计系统。1.3.3温度显示器件的选择方案一：应用动态扫描的方式，采用LED共阴极数码管显示温度。方案二：采用LCD液晶显示屏