基于单片机的智能温控风扇设计-毕业论文

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1、 西 安 邮 电 大 学 毕 业 设 计（论 文）题 目： 基于单片机的智能温控风扇设计 学 院： 电子工程学院 专 业： 电子科学与技术 班 级： 科技 1202 学生姓名： 席雷 导师姓名： 戢小亮 职称： 讲师 起止时间：2016年3月14日至2016年6月17日 毕业设计（论文）承诺书本人承诺：本人所提交的毕业论文基于单片机的智能温控风扇设计是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注；对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人深知本承诺书的法律责任，违规后果由本人承担。学 生（签字）： 时间： 年

2、 月 日指导教师（签字）： 时间： 年 月 日西安邮电大学本科毕业设计(论文) 选题审批表申报人戢小亮职称讲师学院电子工程学院题目名称基于单片机的智能温控风扇设计题目来源科研教学其它题目类型硬件设计软件设计论文艺术作品题目性质实际应用理论研究题目简述（为什么申报该课题）基于单片机的电子设计因其性价比高、功能强大已成为电子设计中很重要的一部分。在很多电子产品中，单片机都在发挥着核心作用。风扇是在夏天人们使用频率很高的电器，基于单片机技术去设计可以丰富其功能，使其更方便易用。同时进行这样的系统设计，可以帮助学生实现理论和实践相结合以及软件编程和硬件设计的结合。对学生知识与能力要求1、具备电子技术相

3、关的基本知识，了解C语言及其编程；2、具有较强的计算机应用能力；3、具有一定的英文资料阅读能力；4、具有认真的学习态度。预期目标（本题目应完成的工作，题目预期目标和成果形式）基于单片机的智能温控风扇，应具有如下基本功能：1、运行显示设置（如档位等）；2、功能控制如风速档位设置、增加键和减少键等；3、温度显示等。同时可以在实现上述基本要求的基础上，进行功能扩展。 时间进度 第1周：阅读相关资料，完成开题报告； 第2周：熟练系统开发所需软件环境；第34周：进行初步系统设计，利用软件对所设计的电路进行仿真验证。第59周：完成软件仿真调试及硬件电路设计。第1013周：进行系统的调试及完善，并撰写毕业论

4、文。 第14周：准备毕业答辩。系（教研室）主任签字 2015年12 月 4 日主管院长签字 2015年12 月7 日西安邮电大学本科毕业设计（论文）开题报告学号05122043姓名席雷导师戢小亮题目基于单片机的智能温控风扇设计选题目的（为什么选该课题）随着单片机在各个领域的广泛应用，单片机用作控制温度的系统也应运而生。例如：电脑的风扇，当CPU温度超过一定标准时，风扇会加快转速，随着温度的升高，转速不断增加。而且我们的家具也在向智能家具发展，电扇的智能化在将来也会有很大的市场份额，我相信未来肯定是智能风扇的天下。 并且单片机和我们的专业知识有密切的联系，通过理论和实际相结合的方式，让我们对知识

5、掌握更扎实，更提高我们动手实践的能力。前期基础（已学课程、掌握的工具，资料积累、软硬件条件等）1.已经学习的课程：电路分析基础、电路分析实验、模拟电路实验和C语言电装实习。 2.掌握的工具：电路仿真软件multisim、C语言编程软件Visual C+、面包板的搭建和焊接。3.资料积累：51单片机开发应用、实例解读51单片机。4.硬件条件：STC 89c52rc芯片、温度传感器、数码管、风扇。要解决的问题（做什么）1.当周围温度达到设定的高温度时，风扇自动开启，达到降温的目的。2.当风扇开启后，温度降低，风扇会降低速率。3.当温度低于设定温度，风扇会自动关闭。工作思路和方案（怎么做）查阅相关参

6、考文献，整理手头资料，设计系统预期目标，撰写设计方案如下：1. 整个系统包括中央控制单元、温度采集单元、显示单元、风扇驱动单元。2. 用STC 89c52rc芯片做中央控制单元，温度采集单元采用温度传感器DS18B20来感受温度的变化，风扇驱动单元可以采用数模转换芯片或者软件编程PWM来调速，显示单元采用数码管显示温度。指导教师意见签字 年 月 日西安邮电大学毕业设计 (论文)成绩评定表学生姓名席雷性别男学号05122043专 业班 级科技1202课题名称基于单片机的智能温控风扇设计指导教师意见评分（百分制）：指导教师(签字)： 年 月 日评阅教师意见评分（百分制）： 评阅教师(签字)： 年

7、月 日验收小组意见评分（百分制）：验收教师(组长)(签字)： 年 月 日答辩小组意见评分（百分制）： 答辩小组组长(签字)： 年 月 日评分比例指导教师评分(20) 评阅教师评分(30) 验收小组评分(20) 答辩小组评分(30)学生总评成绩百分制成绩等级制成绩答辩委员会意见毕业论文(设计)最终成绩(等级)： 学院答辩委员会主任(签字)： 学院盖章 年 月 日目录摘 要IABSTRACTII引言11智能温控风扇设计的概述21.1什么是智能温控风扇21.2本设计任务及要求22系统功能及总体结构32.1工作原理及框图32.2设计方案论证比较32.2.1控制器选用32.2.2显示设备选用42.2.3

8、温度传感器选用42.2.4电机驱动设备选用52.2.5电源电路选用53硬件设计73.1设计所需器件介绍73.1.1STC89C52单片机73.1.2按钮73.1.3四位共阳数码管83.1.4电机驱动芯片L298N83.1.5DS18B20温度传感器93.2系统硬件设计103.2.1单片机最小系统电路103.2.2电源电路113.2.3数码管驱动显示电路123.2.4温度采集电路133.2.5电机驱动电路134软件设计144.1主程序设计144.2数码管显示程序设计154.3直流电机驱动程序设计154.4温度采集程序设计165系统测试185.1风速性能测试185.2降温效果测试196总结与展望2

9、0致谢21参考文献22附录23主程序代码23摘要在人们的生活中，电风扇是必不可少的，如果没有电风扇，炎热的夏天，将是难以煎熬，影响人体机能，使人体严重缺水，降低工作效率，甚至导致中暑，严重危害人类健康。随着人们的生活水平的提高，计算机的发展，出现了智能化的电风扇。能够根据环境温度来自动调节电风扇的转速，不需要我们手动调节风扇转速，能让我们更轻松的生活。本设计是一种温控风扇系统，具有灵敏的温度检测和显示功能，阐述了智能温控风扇的工作原理，硬件设计、软件实现的过程。系统原理简单，工作稳定，具有一定的节能效果。设计以STC89C52为主控核心，利用DS18B20温度传感器采集环境温度数据，当环境温度

10、过高时，风扇的风速便会增大。通过数码管显示当前环境温度，再利用电机驱动芯片L298N调节风扇的转速。关键字：单片机STC89C52； 电机驱动芯片L298N； 数码管； DS18B20温度传感器ABSTRACTThe electric fan plays an important part in peoples lives especially in hot summer. If there no electric fan in hot summer, it will be difficult suffering, affecting the body function, the body s

11、evere water shortages and decreased working efficiency and even lead to heat stroke, serious harm to human health .With the improvement of peoples living standards, the development of computers, the emergence of intelligent fan. Able to automatically adjust the fan speed according to the ambient tem

12、perature, we do not need to manually adjust the fan speed, allow us to be more relaxed life.This design is a temperature controlled fan system, with sensitive temperature detection and display function, and elaborated intelligent thermostatically controlled fan working principle , hardware design, s

13、oftware realization process. Principle of system is simple, stable, with a certain energy-saving effect. Designed to STC89C52 as control core, using the temperature sensor DS18B20 collecting temperature data, when the ambient temperature is too high, the fan wind speed will increase. Through the dig

14、ital tube display the current ambient temperature and the motor driving chip L298N adjust the fan speed.Keywords: SCM STC89C52; Motor driver chip L298N;Digital pipe; DS18B20 temperature sensor.II基于单片机的智能温控风扇设计引言随着科学技术的进步与发展，电风扇得到了很大的发展，从古代的手动扇子，到近代1880年，有一位美国人舒乐首次将叶片装在了电动机上，接上电源。叶片飞速转动，这样的传统的电风扇诞生，再

15、到近年来随着计算机技术的发展，出现了智能电风扇，提高了人们的生活水平。电子技术的飞速发展，给人类的生活带来了巨大的变革，特别是随着大规模集成电路的产生而出现了微型计算机，更是将人类社会带入了一个新的时代。利用微机的强大功能，人们可以完成各种各样的控制。然而，微机造价高，对于大多数的工业控制来说，也并不需要微机那样强大的功能，于是单片机就运用而生了。单片机其实就是一个简化的微机，将微机的CPU,存储器，I/O接口。定时器/计算器等集成在一片芯片上就是单片机了，它主要用来完成各种控制功能。相对微机来说，单片机价格低，非常适合于运用在简单的控制场合以降低成本。另外，单片机是按照工业控制要求设计的，其

16、具有很高的可靠性，可在一些工业现场复杂的环境下运行。单片机依靠其高的可靠性以及高的性价比，在工业控制，数据采集，智能化仪表，家用电器等方面得到极为广泛的应用。1智能温控风扇设计的概述1.1什么是智能温控风扇传统的电风扇已经为人类服务了100多年了，但由于近年来计算机技术的迅猛发展，随之迎来了风扇的智能化，从此智能温控风扇由此诞生。此类电风扇能够根据当前环境的温度变化来自动调节风扇的转速，从而达到控制环境温度的目的。本次设计温控自动风扇系统采用高精度集成传感器，由温度传感器来检测当前环境所处的温度用DS18B20系列单片机控制，能显示实时检测温度，使用者可以设定开启温度以及自己每变速一档所需要的

17、温度差。风扇的转速可以根据温度的变化而改变，在温度比较低的时候可以自动减速，温度升高的时候可以加快速度，这样的智能化控制比起传统的风扇能够更好地适应人们的需要。【6】1.2本设计任务及要求本文设计制作智能温控风扇，通过DS18B20温度传感器采集到的温度数据，送到单片机处理，随着温度的增大，风扇的转速越来越快。功能实现如下：1、 电源通过交流电供电。2、 温度通过数码管实时显示。3、 DS18B20温度传感器采集环境当前温度。4、 L298驱动芯片驱动直流电机。 2系统功能及总体结构2.1工作原理及框图温控风扇中的温度传感器感应当前环境温度，通过单线通信协议传输到单片机，单片机数据进行处理，通

18、过三极管驱动数码管显示温度信息，同时根据当前的温度值分析出来，通过PWM占空比的不同，调节风扇的转速。整个工作过程：温度采集单片机控制数码管显示控制电机转速。本系统以STC89C52单片机为核心处理器，通过连接各部分外围电路进行采集和控制。整个系统的框图，如下图2-2所示。电机驱动温度采集单片机最小系统数码管显示电源电 路图2-2系统总体框图2.2设计方案论证比较 2.2.1控制器选用控制器的选择合适与否决定了整个系统的工作稳定性和后续维护的方便性，如果选择得当，不仅可以降低成本，而且降低开发周期，又能保证工作的稳定性和方便了后续的产品维护。方案1：采用纯硬件电路搭建。这种方案有优势是只有硬件

19、部分，没有软件部分。优点是可以省去软件的设计开发成本。缺点是硬件电路会变的非常复杂，导致硬件成本上升，搭建出来的电路稳定性差，板子的占用面积增大而浪费材料。方案2：采用单片机电路设计。这种方案是需要软件、硬件的结合的。二者缺一不可，涉及到的知识较广，不仅需要会设计硬件电路，时要对单片机资源非常熟悉，而且要精通计算机语言，从这些要求可以看出对设计人员的要求是非常高的。这种方案的优点是可以简化硬件电路，减少了硬件的成本，降低了生产的工序，系统稳定性更好，适合工厂批量生产。缺点是对开发人员的要求非常高，硬件、软件全部要精通。综合经济和批量生产的考虑，选用方案2。2.2.2显示设备选用显示部分是系统的

20、输出设备，它能够为使用者当前相关的数据信息，有了它，我们可以知道当前环境的情况。方案1：采用数码管显示：数码管是由若干个LED灯拼起来的，是显示部分最常见的一种显示方式。优点是成本低廉、经济耐用、寿命长，同时可以在非常恶劣的环境下连续工作。得到了广泛的使用。它的显示更容易引人注意，甚至在数几米远的地方都能看到显示的信息。控制也非常的简单。缺点是由于只是几个LED灯构成，所以显示的信息量不多，且只能显示阿拉伯数字、简单的符号和简单的英文字母。表达的意思的能力也非常有限，有的时候必须要借助于说明书才能知道数字、符号或是英文字母在该产品中表示什么意思。方案2：采用液晶屏显示液晶屏有字符型、图形两种。

21、他们都是比较高级的显示方式了。主要原理是电流刺激液晶分子产生点、线。背面有灯管或是LED灯，具有背光效果，提供晚上观看信息。优点是显示信息比较丰富，不仅可以显示阿拉伯数字、简单的符号和简单的英文字母。还可以显示图形，汉字等复杂信息。缺点是：由于液晶的生产工艺比较复杂，所以成本自然高了，由于液晶显示是靠电流刺激液晶分子来显示信息，所以只能适合近距离观看信息，即使背光灯打开，也只能延长一点观看距离，不能远距离看信息。液晶屏的使用寿命相对数码管的要来的短。本设计值需要显示温度数据，信息量相对较少，综合考虑选用方案1。2.2.3温度传感器选用 温度传感器是整个设计的信号输入部分，选择合适与否，直接影响

22、到系统的精度。方案1：采用热敏电阻。热敏电阻是对温度变化及其敏感的器件，主要用多晶、单晶、半导体灯材料生产而成。优点是生产成本低廉，使用方便，没有复杂的通信协议，寿命长。缺点是由于其输出的是模拟信号，而STC89C52单片机只能处理数字信号，必须额外增加AD转换器，复杂了电路的结构，增加了不必要的成本。方案2：采用DS18B20数字温度传感器数字传感器，顾名思义它能够直接输出数字信号直接给单片机处理，优点就是可以大大简化电路，提升系统的稳定性。缺点是由于DS18B20数字传感器需要单线通信协议，此协议对单片机读写过程中要求的时间比较严格，只要某一点时间过长或者稍短都会影响采集数据的准确性，所以

23、在编程方面难度较大。另外数字温度传感器生产工艺也比较复杂，所以价格相对热敏电阻来的更高。综合考虑，选用方案2。2.2.4电机驱动设备选用 电机驱动部分设计的输出部分，选择的合适与否，直接影响到风扇的转动效果。方案1：采用三极管驱动。此种方案利用三极管的开关特性来实现，有两种状态：导通和截止。如果三极管导通，可以驱动电机转动；如果三极管截止，可以关闭电机。优点是此种方案设计成本低廉，只占用一个单片机I/O口资源，所以能够节省单片机的资源。缺点是风扇的转速受三极管影响大，长时间运行，三极管发热不可避免，降低了使用寿命。方案2：采用专用的电机驱动芯片此种方案利用芯片本身的特性来驱动电机。优点是一般电

24、机驱动芯片输出电流都较大，可以能驱动较大功率的电机，电机速度快而饱满。所以风扇效果好。缺点是电机驱动芯片价格比较高，驱动程序相对复杂，且会多占用几个单片机IO口资源。本设计整体占用的单片机I/O口并不多，而STC89C52单片机多大32个I/O口，单片机I/O资源非常丰富。考虑到想要风扇效果更好。综合考虑下来，选用方案2。2.2.5电源电路选用 电源电路是整体系统工作的前提条件，设计的好与坏，直接影响到系统的工作稳定性。方案1：直接采用电池供电。此方案的优点减少硬件设计，降低成本。另外还有移动方便，装上电池即可供电。缺点是使用成本高，不经济，电池使用没有电了，要进行更换，即使使用充电电池，也是

25、用寿命的。电池对环境的污染也比较大，不环保。现在国家都在提倡低碳生活。方案2：采用交流电供电。此方案把220V的交流电经变压器降压整流滤波稳压管输出5V直流电。优点是这种5V直流电比方案1的直流电输出电流更大。驱动效果好，可以完美驱动电机，风扇转速效果好。缺点是多了电源电路的硬件设计部分，增加了成本。鉴于驱动效果的考虑，选用方案3。3硬件设计3.1设计所需器件介绍 3.1.1STC89C52单片机STC89C52是51系列的单片机，由STC(宏晶)公司研发生产，8位的MCU，相比传统的51单片机速度更快。可以支持程序的双速倍运行，同时完全兼容传统的8051单片机，8K的FLASH，可以装载更大

26、的程序。512字节的RAM，4K的EEPROM，可以使用STC的专用下载器下载，该下载器价格便宜，还可以使用串口下载和USB转TTL模块下载。下载方式之多，价格都比较低廉。而不需要传统的昂贵的下载器，节约的开发成本。STC89C52单片机资源也非常丰富，有32个IO口资源，3个16位的定时器/计数器，MAX810复位电路，只需外接电阻、电容和按键即可实现单片机的复位。4个外部中断，1个串口。同时支持低功耗模式和掉电模式。1个看门狗。单片机的引脚图，如图3-1所示。图3-1 STC89C52单片机引脚图3.1.2按钮系统采用5*5*7mm的机械式按钮，主要用在单片机复位上的。外观实物如图3-3所

27、示。如图1、3脚内部是连接到一起的，2、4脚内部也是连接到一起的。用万用表R*1档，测量1、3脚和2、4脚，显示0。测量1、2脚和3、4脚，显示。它们正常情况是断开的，只要当按键按下的时候，1、2脚和3、4脚闭合，再用万用表测量，显示0。 图3-3 按键实物外观图3.1.3四位共阳数码管这类数码管分共阳数码管和共阴数码管，本系统采用四位共阳数码管，共阳数码管就是LED的阴极全部接到一起，数码管的每一位都有a、b、c、d、e、f、g这7段组成。四位的数码管，就是所有LED的阳极全部并联到一起，4个a到h，全部并联到了一起，另外的4个位控制端引出来，就是4个数码管的VCC端了，主要是控制数码管的位

28、显示，可以控制第1个、第2个、第3个和第4个数码管亮和灭。四位共阳数码管的引脚图和实物图，如图3-4所示。图3-4 四位共阳数码管引脚图实物图3.1.4电机驱动芯片L298NL298N是ST公司生产的一款高电压、大电流的驱动芯片。是专用集成芯片。该芯片有15个脚，驱动电机的能力非常强，最高驱动电流可达到3A，正常持续的工作电流2A，足以驱动电机工作在饱满状态。芯片的工作电压很宽，最高工作电压48V，功率25W。内部含有2个H桥，所以可以同时驱动2个电机。本设计只需要用其中一个。采用输入控制端不同的电平组合来控制电机的正反转。输入信号引脚可以直接接到单片机上，电路简单且使用方面。L298N芯片引

29、脚图，如图3-5所示。如果IN1和IN2接到单片机IO口上，OUT1和OUT2接电机两端，当IN1为高电平，IN2为低电平，电机正转；当IN1为低电平，IN2为高电平，电机反转；当IN1和IN2同时为高电平或者低电平时，电机停止。 图3-5 L298N电机驱动芯片引脚图3.1.5DS18B20温度传感器 DS18B20是美国DALLAS生产的一款单线式温度传感器，输出数字信号。器件外观如图3-6所示。封装形式TO-92，一共三个硬件，正面面向自己，从左到右引脚分别是GND、DQ和VCC。测量温度的范围很宽，最低可测到-55，最高可测到125。测温分辨率为0.0625。单片机和DS18B20通信

30、只需要一根线就可以实现温度采集。非常节省单片机IO口资源。每个DS18B20都有自己的唯一64位序列号，一根线上都挂在多个DS18B20，可以实现多点温度测量。DS18B20读写时序，如图3-7所示。【2】图3-6 DS18B20温度传感器 图3-7 DS18B20读写时序3.2系统硬件设计 3.2.1单片机最小系统电路单片机最小系统电路是保证单片机能正常执行程序的最小电路的单元。最小系统电路如图3-8。由单片机是STC89C52、12M晶振、两个30P瓷片电容、10K电阻、按键和10UF电解电容组成。12M晶振是晶体振荡器，提供单片机正常工作的时钟振荡信号，其作用就好比是人的心脏。晶振就一个

31、非常重要的指标：负载电容量。选择负载电容量相等的电容和晶振并联在一起,会得到晶振的谐振频率。一般情况晶振负载的电容是15P，考虑到元器件引脚和连接走线产生等效的电容，一般可以选择20P-50P的电容比较合适。本设计采用的是30P的瓷片电容。30P瓷片电容的作用可以帮助晶振正常起振，提高振荡的稳定性。10K电阻、10UF电解电容和按键组成了单片机复位电路，STC89C52单片机9脚RST是高电平复位，低电平正常工作，复位电路就和电脑重新启动是一个性质的。当单片机收到干扰程序跑飞的时候，单片机复位后就正常重头开始执行。电路的复位过程是，当按键没有按下时，电源通过电容进行充电，当电容充满电后，电容就

32、相当于开路，单片机RST就是低电平，这时单片机正常工作。当按键按下后，按键就相当于一根导线，将单片机RST和电源VCC相连了，单片机RST就是高电平，单片机会产生复位动作。EA接高电平，是让单片机复位后从内部ROM的0x0000开始运行。图3-8 单片机最小系统电路3.2.2电源电路电源电路是提供系统正常工作的能源。原理图如图3-9所示。工作过程是将220V交流电进变压器转换成12V的交流电，送到桥式整流器转换成12V的脉动直流电，再经过470UF电解电容输出平滑的直流电，送到LM7805三端稳压器处理，最终输出5V的直流电源供系统使用。变压器由于主线圈比次线圈绕的圈数多，主线圈接220V交流

33、电，220V电源在线圈中产生电动势互感到次绕组，让次绕组上产生电压，根据线圈圈数比例，可以得出次线圈上12V交流电。桥式整流器根据交流的正周期和反周期，让四个二极管两个的轮流导通，得出脉冲直流电。470UF电解电容C4是根据充放电特性，可以将脉动直流电变的平滑。LM7805是专用的输出直流5V电压的稳压器，只要保证输入电压最低7V就能正常工作输出5V电压。图展C5和C7都是0.1uf瓷片电容，主要作用滤除高频尖峰波。C6是470UF电解电容，主要是起到缓冲作用，增加系统工作的稳定性。当系统突然启动电机，电机启动的一瞬间需要消耗大量的电流，工作电源可能来不及补充。这时470UF电解电容就能把电流

34、释放出来供给系统使用。图3-9 电源电路3.2.3数码管驱动显示电路数码管驱动显示电路如图3-10显示。由四位共阳数码管、220电阻和逻辑门74HC04组成。其中220是限流电阻，起到限流的作用，主要防止电流过大烧坏四位共阳数码管。74HC54非门类似于三极管的开关特性驱动控制数码管位显示。数码管的A、B、C到DP接到单片机的P0口，单片机P0口可以直接控制数码管显示信息。程序采用动态扫描的方式驱动该电路显示信息。当P2.0为低电平，通过74HC04的1脚，2脚输出为高电平，这时第一位数码管允许被点亮。然后P0输出什么信息，第一位数码管就显示什么信息。反之当P2.0为高电平，通过74HC04的

35、1脚，2脚输出为低电平，这时第一位数码管就不允许被点亮，P0不管输出什么样的信息，第一位数码管都不会显示信息。同样原理，P2.1、P2.2和P2.3分别控制第二位、第三位和第四位数码管显示和不显示。动态扫描的方式就是快速的变换第1、2、3、4位数码管的显示，他们是轮流显示的过程，利用人的视觉暂留效应。当轮流显示的过程时间 在0.05到0.2秒的时候，人眼就可以看到4个数字同时显示了出来，看不出任何的抖动。【4】图3-10 数码管驱动显示电路3.2.4温度采集电路温度采集电路如图3-11所示。由DS18B20温度传感器和10K电阻组成。10K电阻是上拉电阻，起到信号的稳定作用。该电路就是将温度传

36、感器的输出信号送到单片机P1.7口。图3-11 温度采集电路3.2.5电机驱动电路实物里电机驱动电路，采用L298N驱动模块作为驱动电路。在仿真软件里采用的是三极管驱动的方式，都可以完成相应的功能。仿真里的原理图，如图3-12所示。当单片机IO口输出低电平时，PNP三极管导通，继电器得电吸合，常开开关闭合，直流电机运转。当单片机IO口输出高电平时，PNP三极管截止，继电器不工作，电机不运转。这是硬件方面控制电机转或者不转。电机如何调速，这时就要引入PWM占空比控制。这是有单片机软件来控制的。比如在10秒的时间内，1秒运转，9秒停止，这时占空比为十分之一；2秒运行，8秒停止，这时占空比为十分之二

37、；3秒运行，7秒停止，这时占空比为十分之三；以此类推下去，当单片机控制占空比越来越高时，电机转速越快。反之就越慢。【5】图3-12 电机驱动电路4软件设计系统软件主要有定时器初始化、温度采集、数码管驱动、电机驱动这几个部分组成。接下来介绍整理功能和各个部分的功能。4.1主程序设计主程序是整个程序的应用层部分。它是将各个子功能通过一些逻辑判断合并起来构成的主程序。主程序流程图，如图4-1所示。当单片机上电复位后，开始执行定时器初始化后，开始计时，为调速电机最预备；再启动温度采集，开始采集温度传感器信息。当1秒时间到时，判断读取温度数据是否成功，若成功更新温度显示；若失败，显示失败的错误信息。最后

38、根据温度信息调节驱动电机的转速。再进入下一个循环，不停的重复操作。开始定时器初始化启动温度采集NO1秒时间到YES显示错误NO读取数据成功读取、更新温度显示调节驱动电机转速结束图4-1 主程序流程图4.2数码管显示程序设计 本设计采用数码管动态扫描的方式来驱动显示，在数码管驱动显示电路已经介绍了动态扫描方式的原理了。动态扫描程序是如何执行的，如图4-2所示。先显示温度十位，再显示温度个位，最后显示小数后一位。然后不停的循环显示下去。我们就可以看到当前的温度值显示到数码管上了。开始显示温度十位显示温度个位显示小数后一位结束图4-2 数码管显示流程图4.3直流电机驱动程序设计通过采集到的温度值，送

39、到单片机进行分析并调节电机相应的转速。具体的程序流程图，如果4-3所示。根据温度变化，来调节PWM占空比从而调节电机的转速。开始 减小 增大温度变化 不变PWM占空比增大PWM占空比不变PWM占空比减小电机运行加快电机运行不变电机运行减慢结束图4-3 直流电机驱动流程图4.4温度采集程序设计温度采集是要根据DS18B20的读写时序完成的。温度采集流程图，如图4-4所示。启动温度传感器后获取此传感器的序列号，再发送读命令，最后把16位二进制温度数据提取出来。再不停的循环操作。这些二进制温度数据给单片机进行转换十进制数据处理。开始启动温度传感器获取传感器列表发送读命令读取16位温度数据结束图4-2

40、 数码管显示流程图5系统测试测试分为两部分，一部分为测试风速是否随温度的升高而增大。另一部分为风扇能否起到降温的效果。5.1风速性能测试风速的改变通过肉眼是不能直观的看出，而购买测风仪器成本太高，所以我在风扇前端加一个小吊坠，通过观察吊坠的摆动幅度的大小来判断风速的增大。当前室温22.8度，之后开启智能温控风扇，实物运行如图5-1常温效果图所示。吊坠摆动效果不明显。图5-1常温效果图而当我用手触摸到传感器给其升温后，当前温度24.5度，如图5-2升温效果图所示吊坠摆动幅度很大，说明风速增大了。图5-2升温效果图综上两图所述，通过观察吊坠前后摆动，智能风扇的风速是随温度的升高而增大的。5.2降温

41、效果测试在风扇的下面我放置了一个温度传感器，通过观察风扇下的温度和传感器的温度，我们就能知道是否起到了降温的效果。如图5-3降温效果图所示，传感器显示温度为23.3度，这时风扇是打开的，而风扇下温度显示是22.6度，温度降低了0.7度。总结：风扇起到了降温的效果，但由于风扇小，降温效果不明显。图5-3降温效果图6总结与展望本设计由5部分组成，分别为：单片机最小系统电路，电源电路，数码管显示电路，温度采集电路，电机驱动电路。基本实现了，风扇根据周围环境温度自动调节风速，达到降温的目的。本设计由于时间原因存在着很多不足，比如对于风扇应该设置开关按钮。虽然当环境温度低于一定温度时，风扇能自动关闭。但

42、在用户不想用的时候，用户应该可以手动关闭。再者应该设置手动调速电路，风扇不仅能自动调节风速，用户还能手动设置风速。对于本设计，虽然在某些方面存在着不足，但是对于一般精度要求的不高的温度检测中的应用能够满足用户的需求，并且它的造价成本低，容易上手，简单实用等特点。根据不同用户的需求，不同情况的需要，对其进行进一步的扩展和改进。例如，对其装一个升温电路或者报警电路，并设计一个调速电路，这样用户可以根据自己需要进行调节温度，而且有报警电路可以更加放心的监控温度高低。我相信成型的智能温控风扇将在未来广泛应用于城市、农村、学校、工矿企事业单位及工业控制，是实现无人降温的理想产品，市场极为广阔，需求量大。

43、并且使用简单，不仅可以用于家庭还可以用于蔬菜大棚等特定场合。【7】致谢通过这三个月的努力学习，毕业论文终于到了划句号的时候。本次设计过程并不轻松，由于知识积累的尚欠火候，多少个无眠的夜晚奋力钻研，多少次在深夜努力敲打键盘，其中的困难与艰辛都值得我以后慢慢回味。在此我要感谢我的指导老师戢小亮，戢老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我论文的完成。 感谢在这四年里教过我，关心过我的老师，谢谢他们传道授业解惑。感谢我们电子工程学院苗书记，他给了我们无数的关心和帮助，让我的大学生活充满了欢乐和温暖。参考文献1 张林生.基于单片机控制的摄像头角度调整系统毛朝庆.科学与财富,20122 孟焕敖.数码管

44、管脚排列与测试.电子制作,19993 陆雯.基于单片机的PWM控制直流电机转速方法.科技创新导报,20104 年庆娟, 鄂德海.基于单片机的LED动态显示设计与仿真.青海师范大学学报：自然科学版,20115 南光群,闵小玲.PIC16F877单片机在智能站用电源系统中的应用皮大能.微计算机信息,20066 丁建军.基于AT89C51的智能电风扇控制系统.湖北工学院学报,20037 黄凤娟.基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现.安徽大学,20068 马庆勇,吴中明.基于单片机的多功能时钟控制电路.电子科技,20099 Victor P. Nelson ，Digital Logical

45、 Circuits Analysis & Design ，Prentice Hall，2003年6月出版， 40-9410 Meehan Joanne,Muir Lindsey.SCM in Merseyside SMEs:Benefits and barriersJ. TQM Journal. 2008附录主程序代码#include #includeDATA_FLASH_EEPROM.hsbit PWMOUT = P13;/sbit keng1 = P13;/sbit led1 = P15;sbit led2 = P14;sbit keng2 = P16;bit flag1s = 0; /1

46、s定时标志unsigned int intT, decT; /温度值的整数和小数部分unsigned char T1RH = 0; /T0重载值的高字节unsigned char T1RL = 0; /T0重载值的低字节unsigned char DIG_PLACE18 = 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f ;unsigned char DIG_PLACE8 = 0 ;unsigned char DIG_CODE20 = 0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F, 0x77

47、, 0x7C, 0x39, 0x5E, 0x79, 0x71,0x76,0x38,0x40,0x00; /0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、b、C、d、E、F的显示码void ConfigTimer1(unsigned int ms);unsigned char IntToString(unsigned char *str, int dat);extern bit Start18B20();extern bit Get18B20Temp(int *temp);void GengXin(unsigned char intT,unsigned char decT,unsigned cha

48、r in );void main() bit res;bit jian = 0;bit jia = 0; int temp; /读取到的当前温度值 /int intT, decT; /温度值的整数和小数部分 EA = 1; /开总中断 ConfigTimer1(1); /T1定时10ms Start18B20(); /启动DS18B20 PWMOUT = 0; while (1) /* if (flag1s) /每秒更新一次温度 flag1s = 0; res = Get18B20Temp(&temp); /读取当前温度 if (res) /读取成功时，刷新当前温度显示 intT = temp

49、 4; /分离出温度值整数部分 decT = temp & 0xF; /分离出温度值小数部分 decT = (decT*10) / 16; /二进制的小数部分转换为1位十进制位GengXin( intT,decT,19 ); else /读取失败时，提示错误信息 DIG_PLACE0 = DIG_CODE18; DIG_PLACE1 = DIG_CODE18; DIG_PLACE2 = DIG_CODE18; DIG_PLACE3 = DIG_CODE18; Start18B20(); /重新启动下一次转换 /* 配置并启动T0，ms-T0定时时间 */void ConfigTimer1(un

50、signed int ms) unsigned long tmp; /临时变量 tmp = 11059200 / 12; /定时器计数频率 tmp = (tmp *ms) / 10000; /计算所需的计数值 tmp = 65536 - tmp; /计算定时器重载值 tmp = tmp + 12; /补偿中断响应延时造成的误差 T1RH = (unsigned char)(tmp8); /定时器重载值拆分为高低字节 T1RL = (unsigned char)tmp; TMOD &= 0x0F; /清零T0的控制位 TMOD |= 0x10; /配置T0为模式1 TH1 = T1RH; /加载T0重载值 TL1 = T1RL; ET1 = 1; /使能T0中断