基于AT89C52單片機智能溫控風扇系統

陸陽峻輝

摘要：隨著低碳生活的概念深入人心，人們在當今的生活中更提倡節能環保，電扇作為一個常用電器，應該被改進的更加智能化、節能化，本設計制作的智能溫控風扇是以AT89C52單片機為基礎所作。核心器件是單片機，溫度傳感器選擇DS18B20可以采集當前溫度，本設計的硬件部分主要由單片機最小系統、按鍵電路、顯示電路、電機驅動電路、溫度控制電路、電源電路以及人體感應電路。其軟件部分主要包括主程序模塊溫度傳感及顯示模塊和電機驅動模塊。可由用戶設置高、低溫度值，測得溫度值在高低溫度之間時打開風扇弱風檔，當溫度升高超過所設定的溫度時自動切換到大風檔，當溫度小于所設定的溫度時自動關閉風扇。設置合理，成本低，具有較強的的利用價值。

關鍵詞：單片機;溫度傳感器;智能控制;風扇

傳統的電風扇多采用機械控制的方法，有很多麻煩的地方如噪音大、耗電高且各檔位風速變化太大。隨著科技的逐漸發達人們對生活的要求也逐漸提高，新型智能風扇也逐漸開始走進千家萬戶，相比于傳統風扇，它的優點在于更在智能，能夠自動化實現人們的需求，同時也更加環保。單片機這種常用的微型處理器具有高速、低功耗、超強抗干擾的好處，對于這種小型自動化產品非常適用。 本系統通過DS18B20溫度傳感器采集外界溫度輸入給單片機，再由單片機驅動屏幕顯示以及電機轉動，可以通過按鍵手動設置上限溫度TH、下限溫度TL。當檢測到溫度高于TH時，電機高速轉動，輸出強勁風;當溫度低于TL時，輸出低電平，沒有電流流過電機，風扇停止;當溫度介于TL和TH之間時，電機中速轉動，風速較緩和。在本設計中則可以實現智能控制，并且各個小系統相對獨立，可以單獨工作，例如可以當做溫度計使用等，相對于從前老式的電扇更加靈活智能，給生活帶來更多便捷。

1 相關基礎簡介

本次設計以AT89C52單片機為微處理核心，高精度溫度傳感器DS18B20采集外界溫度寫入單片機進行數據處理，利用7段數碼管來顯示當前溫度值，12V直流電機做為風扇，能夠智能根據外界溫度來改變電機轉速從而改變風速大小，實現風速的智能控制。另外通過熱釋紅外感應系統，可以自己實現開啟、關閉的功能。人們也可以自己設置風扇工作的溫度上下限，當檢測到溫度低于下限值時，風扇不動;當溫度處于上、下限值之間時，風扇緩慢轉動;當溫度高于上限值時，風扇高速轉動。

2 智能溫控電風扇設計

2.1 核心器件

2.1.1 單片機

AT89C52是一個采用低電壓，性能很高的COMS8位中央單片機，器件設計采用引領世界前沿的ATMEL公司的一種高密度、非易失性的存儲技術進行生產，兼容國際標準MCS-51指令控制系統，片內置常用8位中央處理器和flash的閃存單元，AT89C52單片機在我國消費電子行業中已經有著十分廣泛的技術應用。其結構邏輯如下圖1所示：

2.1.2 DS18B20的溫度處理方式

每個DS18B20采集溫度都有一個唯一的64位的序列號，以便允許多根同時連接到指定單根總線上。因此，它是使用簡單的微控制器來控制覆蓋了大片面積的DS18B20。這個功能在一些檢測和控制工程有著重要應用。其引腳圖如下圖2所示：

2.2 基本電路設計

2.2.1 復位電路

如下圖3所示為復位電路：

單片機復位電路可以當做一個重啟功能，當我們的單片機系統在正常運行的過程中，受到各種外界干而影響導致電腦程序系統無法正常穩定的運行時，按下自動復位按鈕內部的程序自動停止從頭開始或者停止執行。

2.2.2 時鐘電路

如下圖4所示為時鐘電路：

大部分的單片機晶振電路都是在一個反向放大器兩端接入晶振，兩端再分別接上電容，并讓電容一段共地。晶振是給單片機提供工作信號脈沖的，該脈沖就決定了單片機的工作速度，之所以晶振一般選擇12MHz左右，是因為如果工作頻率太高的話，會使單片機出現工作不穩定的情況。

2.2.3 顯示電路

如下圖5所示為顯示電路：

一般的計算機七段發光數碼管都是單片機采用七個發光二極管來同時顯示0～9的符號和數字。對于分時驅動的方式是可以選擇單片機動態顯示分時驅動，將所有的數碼管分時輪替控制各個數碼管的COM端，將八個筆畫“a，b，c，d，e，f，g，h”的數字同名端連接在一起，為公共極COM增加位選通控制電路，由各自獨立的I/O口控制，單片機會對共極COM段進行控制，判斷出由哪一條數碼管進行顯示，數碼管都會收到單片機輸出的字形碼，單片機所控的一條才會具體顯示。

2.3 系統程序設計

系統工作的主要流程為：按鍵設定溫度上下限，即規定風扇工作的溫度范圍，單片機內部記錄下上下限，DS18B20模塊檢測現場溫度并輸入單片機與規定溫度進行對比，不同的溫度范圍驅動電機模塊以相應的轉速轉動，當然，這些流程的工作前提是紅外模塊探測到有人體在范圍內活動。整個系統由各個模塊協同合作，形成智能調控。系統主要包括主程序，讀溫度子程序。

2.3.1 主程序圖

如下圖6所示，主程序作為整個系統的框架，對其余各個模塊起到調動作用，在初始化后，會反復檢測各個模塊的緩沖區標識，判斷哪個模塊需要進行數據處理，再調用相應的子模塊。

2.3.2 溫度傳感模塊及顯示模塊

本模塊分為四個部分;檢測模塊、讀溫模塊、數據處理模塊、顯示模塊。

檢測與復位的程序功能是判斷DS18B20是否可以正常運作，如果可以標志1，不可以則置0，只有輸出1時才可以進行后續的操作。如下圖7所示

3 結語

本設計利用89C52 芯片控制溫度傳感器DS18B20，再結合其余外圍電路能夠對當前環境溫度做出精確測量并控制風扇運作，精度高、性能穩定、可利用價值大。主要特點在于不同用戶可以改變設置便可滿足溫度的需求，由于可擴展性強，稍加改變即可添加更多功能，造價低且具有穩定性強、性能卓越、節約用電等優點，在夜間不需要定時，亦能給人們帶來方便。

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（作者單位：湖北科技學院）