基于51單片機(jī)的溫控風(fēng)扇設(shè)計(jì)

吳迎春

摘要：本文設(shè)計(jì)并制作了一款基于51單片機(jī)的智能溫控風(fēng)扇。電路系統(tǒng)主要由51單片機(jī)、數(shù)字式集成溫度傳感器、數(shù)碼管顯示器、機(jī)械風(fēng)扇、四位按鍵等構(gòu)成。使用Proteus對(duì)電路進(jìn)行仿真，得到智能溫控風(fēng)扇的仿真電路圖。按照電路圖焊接完成硬件電路，并對(duì)硬件電路進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試結(jié)果表明：將實(shí)物連通電源，并設(shè)置預(yù)設(shè)溫度臨界點(diǎn)，便可實(shí)現(xiàn)隨環(huán)境溫度變化而變換檔位的智能溫控風(fēng)扇。該智能溫控風(fēng)扇性能穩(wěn)定，適用性強(qiáng)，既可用做汽車?yán)鋮s風(fēng)扇，也可用做其他機(jī)械或電子設(shè)備的散熱裝置。

Abstract： An intelligent temperature-controlled fan system based on single chip microcomputer is designed and manufactured in this article. The circuit system is mainly composed of 51 single-chip microcomputer， digital integrated temperature sensor， digital tube display， mechanical fan， four buttons and so on.The simulation circuit diagram of intelligent temperature control fan is obtained based on Proteus. According to the circuit diagram， the hardware circuit is manufactured and debugged. The debugging results show that： by connecting the physical object with the power supply and setting the preset temperature critical point， the intelligent temperature control fan can change gear based on the ambient temperature. The intelligent temperature control fan has stable performance and strong applicability. It can be used not only as a cooling fan for automobiles， but also as a heat sink for other mechanical or electronic equipment.

關(guān)鍵詞：溫控風(fēng)扇;單片機(jī);DS18B20

Key words： temperature control fan;MCU; DS18B20

0 ?引言

風(fēng)扇作為一種散熱裝置在人們的生產(chǎn)和生活中都有著非常廣泛的應(yīng)用。比如：在汽車水箱的內(nèi)側(cè)需要安裝冷卻風(fēng)扇，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)水溫保持在60-80攝氏度，使發(fā)動(dòng)機(jī)具有較高的熱轉(zhuǎn)換效率;電子設(shè)備的生產(chǎn)和運(yùn)行對(duì)環(huán)境溫度要求較高，需要風(fēng)扇系統(tǒng)及時(shí)散熱;在我國(guó)工業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，大型機(jī)械所產(chǎn)生的熱量與日俱增，對(duì)溫控散熱裝置也提出了越來(lái)越高的要求以及人們?cè)谌粘Ｉ钪薪?jīng)常要用到空調(diào)或電風(fēng)扇來(lái)納涼降溫等。本文設(shè)計(jì)的智能溫控風(fēng)扇可根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)變換工作檔位，工作性能穩(wěn)定，使用便捷。

1 ?溫控風(fēng)扇系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)選用的器件主要包括STC89C51單片機(jī)、DS18B20集成溫度傳感器、數(shù)碼管顯示器、機(jī)械風(fēng)扇和一些邊緣按鍵等。溫控風(fēng)扇系統(tǒng)使用STC89C51單片機(jī)作為控制核心[1-2]，用數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20直接為單片機(jī)提供實(shí)時(shí)采集的環(huán)境溫度信號(hào)[3]，單片機(jī)對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行處理進(jìn)而控制風(fēng)扇電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 ?溫控風(fēng)扇系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

該溫控風(fēng)扇的核心功能便是能夠自動(dòng)根據(jù)環(huán)境溫度來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)扇的運(yùn)行狀態(tài)，那么各部分電路的功能就必須按照一定的流程去實(shí)現(xiàn)。

溫控風(fēng)扇電路開(kāi)啟運(yùn)行時(shí)，首先由溫度傳感器感測(cè)當(dāng)前環(huán)境溫度，調(diào)用溫度轉(zhuǎn)化函數(shù)，然后傳輸信號(hào)到按鍵，按鍵調(diào)用溫度讀取函數(shù)，掃描處理，再將信息傳送到數(shù)碼管，再調(diào)用顯示函數(shù)，顯示出當(dāng)前的溫度和檔位，然后將信息輸入到單片機(jī)中調(diào)用風(fēng)扇控制函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)扇運(yùn)行狀態(tài)的控制。溫控風(fēng)扇主程序流程圖如圖2所示。

3 ?電路仿真與硬件調(diào)試

3.1 電路仿真

利用Proteus繪制出電路原理圖，點(diǎn)擊原理圖上的STC89C51單片機(jī)，選擇寫好的程序，為單片機(jī)加載程序。運(yùn)行電路，得出仿真結(jié)果如圖3所示，表明電路系統(tǒng)當(dāng)前工作在第二檔位，環(huán)境溫度為35℃。

3.2 硬件調(diào)試

焊接完成了溫控風(fēng)扇的硬件實(shí)物電路，如圖4（a）所示。在反復(fù)調(diào)試電路并對(duì)外部三個(gè)按鍵添加了抖動(dòng)消除程序后，電路可以實(shí)現(xiàn)所有的預(yù)設(shè)功能。溫控風(fēng)扇系統(tǒng)采用STC89C51 單片機(jī)作為核心控制器件，隨環(huán)境溫度變化控制風(fēng)扇電機(jī)的啟停與轉(zhuǎn)速的改變。用DS18B20溫度傳感器感測(cè)環(huán)境溫度，溫度信號(hào)經(jīng)STC89C51 處理后送至三極管，然后驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。用戶可自行通過(guò)按鍵設(shè)定溫度上下限。當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)上限溫度值時(shí)，風(fēng)扇自動(dòng)切換到強(qiáng)風(fēng)檔;當(dāng)環(huán)境溫度處于上下限之間時(shí)，風(fēng)扇切換到常規(guī)檔位;環(huán)境溫度下降到下限值以下時(shí)，風(fēng)扇停止運(yùn)行。圖4（b）所示為溫控風(fēng)扇正常運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。

4 ?結(jié)語(yǔ)

溫控風(fēng)扇是當(dāng)前較為常見(jiàn)的一種低成本降溫工具，大到大型工業(yè)生產(chǎn)中機(jī)床電機(jī)的散熱，小到筆記本移動(dòng)電腦中的散熱，溫控風(fēng)扇的身影隨處可見(jiàn)[4]。本文基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)并制作了一款智能溫控風(fēng)扇。使用Proteus對(duì)電路進(jìn)行仿真，得到智能溫控風(fēng)扇的仿真電路圖。按照電路圖焊接完成硬件電路，并對(duì)硬件電路進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試結(jié)果表明：將實(shí)物連通電源，并設(shè)置預(yù)設(shè)溫度臨界點(diǎn)，便可實(shí)現(xiàn)隨環(huán)境溫度變化而變換檔位的智能溫控風(fēng)扇。本文設(shè)計(jì)的智能溫控風(fēng)扇可根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)變換工作檔位，工作性能穩(wěn)定、使用便捷、適用性強(qiáng)，既可用做汽車?yán)鋮s風(fēng)扇，也可用做其他機(jī)械或電子設(shè)備的散熱裝置。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹燦云.智能溫控風(fēng)扇的硬件實(shí)現(xiàn)[J].信息與電腦（理論版），2019，31（17）：123-125.

[2]賀廉云.基于單片機(jī)的智能溫控風(fēng)扇設(shè)計(jì)[J].智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用，2016（05）：105-106.

[3]厲俊.基于單片機(jī)的智能溫控風(fēng)扇系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用，2019（06）：206-209.

[4]陳永益，周永宏.基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇的設(shè)計(jì)[J].信息通信，2019（4）.