基于单片机的风扇温控仪设计

基于单片机的风扇温控仪设计

肖晗张振杰李辰宁浩马为真

（国网新疆电力公司信息通信公司新疆乌鲁木齐830000）

摘要:本篇论文描述的是基于单片机的风扇温控仪设计，此装置对温度的感应能力很强，能实时地根据感应到的温度，然后把它显示出来，非常智能。

关键词：单片机；温度传感器；智能控制；硬件搭建；仿真

1、设计任务和主要内容

本设计的控制器是AT89C51单片机，它的功能是接收来自温度传感器感应到的温度数据，然后分析温度数据，最后发布指令，控制风扇的转速，它能控制风扇有三种状态的转速，第一种是风扇保持静止的状态，第二种状态是风扇以五成的速度工作，第三种状态时风扇以十成的速度工作。风扇的三种状态是根据他感应到的温度来确定的，此设计是可以让使用者自己去设置2个温度，一个温度是大的温度值，另一个温度是小的温度值，当测试到的温度低于小的温度值时，风扇不动，当测试到的温度处在两者之间时，风扇以5成马力转动，当测试到的温度大于大的那个温度值时，风扇以十成马力疯狂转动。

2、数字温度传感模块

温度传感器有以下几种方案可供选择：

方案一：选择热敏电阻来当感应温度的核心器件，它的原理是通过放大器件放大由于温度变化而引起的电阻的微弱变化、进而导致输出电压发生了改变，再用转换器将信号类型转换成单片机认识的类型，最后输入单片机进行处理。

方案二选择热电偶来当感应温度的核心元件，配合桥式电路，运算放大电路和信号类型改变电路，将测到的变化信号送入单片机处理。

方案三：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供单片机处理。

关于方案三的分析，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换等电路的误差因素，温度误差很小，并且由于其感测温度的原理与上述两种方案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换成数字量直接输出，简化了系统程序设计，又由于该传感器采用先进的单总线技术（1-WRIE），与单片机的接口变的非常简洁，抗干扰能力强。所以本设计选用此方案。

3、温度显示

方案一：采用四位共阳数码管显示温度，动态扫描显示方式。

方案二：采用液晶显示屏LCD显示温度

对于方案一，该方案价格很低，显示出来的内容还是比较清楚的，白天黑夜观看都不是问题，耗电量很少，这种显示程序很好写，很多地方都用数码管显示数值。它的缺点是动态扫描方式会使人们看起来，那个显示的数值，会有点晃的感觉，但是人眼的视觉暂留时间为20MS，当数码管扫描周期小于这个时间时人的眼睛将感觉不到闪烁，因此可以通过增大扫描的频率来消除闪烁感。

对于方案二，液晶显示屏显示出来的效果很好，很清晰，看起来很舒服，显示的内容也很丰富，数字，图画都可以，数码管只能显示数字，其他的都不行。但是液晶显示屏很贵，会使成本升高，这种显示屏的驱动程序有点难写，此设计用数码管就能达到目的，并且还可以节约一笔开销，所以本系统采用方案一。

4、电机调速与控制子模块

本模块采用双向可控硅过零触发方式，由单片机控制双向可控硅的通断，通过改变每个控制周期内可控硅导通和关断交流完整全波信号的个数来调节负载功率，进而达到调速的目的。

因为INT0信号反映工频电压过零时刻，所以只要在外中断0的中断服务程序中完成控制门的开启与关闭，并利用中断服务次数对控制量n进行计数和判断，即每中断一次，对n进行减1计数，如果n不等于0，保持控制电平为“1”，继续打开控制门；如n=0，则使控制电平复位为“0”，关闭控制门，使可控硅过零触发脉冲不再通过。这样就可以按照控制处理得到的控制量的要求，实现可控硅的过零控制，从而达到按控制量控制的效果，实现速度可调。

①中断服务程序：执行中断服务程序时，首先保护现场，INT0中断标志置位，禁止主程序修改工作参数，然后开始减1计数，判断是否关断可控硅，最后INT0中断标志位清零，还原初始化数据，恢复现场，中断返回。（设1秒钟通过波形数N=100）

②回路控制执行程序：主回路控制执行程序的任务是初始化数据存储单元，确定

电机工作参数nmin/nmax，并将其换算成“有效过零脉冲”的个数；确定中断优先级、开中断，为了保证正弦波的完整，工频过零同步中断INT0确定为高一级的中断源。

5、结论

本系统以AT89C51单片机为核心，单片机主要完成对外界环境温度信号的采集、处理、显示等功能;用Protues软件进行访真测试，利用MCS-51C语言编制。

运行程序该系统的主要特点是:

①适用性强，用户只需对界面参数进行设置并启动系统正常运行便可满足不同用户对最适合温度的要求，实现对最适温度的实时监控。

②该系统的繁殖能力很强，只要稍微在程序里加点东西，又会出现一个具有更多功能的新的产品，所以这个产品的实用性还是很强的。

本系统对温度的掌控采用DS18B20数字温度感应器作为测量温度的器件。可控硅串接在电源与负载电风扇之间，通过一定得方式来实现调节速度快慢的能力，这个设计做得很不错，在很多领域都能使用。

基于AT89C51单片机所设计的用温度控制风扇转速的系统，它的成本很低，然后功能很强大，这就使得它必然会火的，我们在休息的时候，不怕风扇关太早太热，也不怕关太晚太冷了，因为一切都是自动控制的。

本设计的功能虽然很不错，但是还是有一些不足的地方，就拿风扇的转速来说，就只有2种可以选择的余地，这个还是有些美中不足，这个还有待以后慢慢改进。

参考文献

[1]曹巧媛.单片机原理及应用.北京：电子工业出版社，2002.2.

[2]王伦.电风扇原理与维修技术[M].北京：新时代出版社，1999.