温控风扇系统设计.docx

该【温控风扇系统设计 】是由【吴老师】上传分享，文档一共【29】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【温控风扇系统设计 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。1 自动化系统创意设计大赛作品说明书作品名称:温控风扇系统设计队员:2024年4月目录1、引言 32、背景 33、意义与应用 34、原理简介 45、方案设计 46、STC12C5A60S2单片机 67、LCD液晶显示屏 68、温度传感器DS18B20 ?初始化 ?写操作 ?读操作 109、风扇 10拓展1: 10拓展2: 1110、硬件电路设计 1311、软件设计 1712、结语 18参考文献: 18附录Ⅰ:实物硬件图 18附录Ⅱ:程序 182摘要:本设计是基于STC12C5A60S2单片机技术与温度传感器测量外界温度的设计原理,进行了不同设计方案的比拟,给出了设计的硬件电路,同时对各种关键硬件进行较详细的介绍,并且以流程图的方式对系统设计作出介绍。系统主要通过温度传感器控制不同的PWM占空比输出来控制风扇的档位。而出于方便、可选择性的考虑,系统也添加了辅助功能,就是直接手动控制风扇的档位。关键词:STC12C5A60S2单片机,DS18B20温度传感器,PWM1、引言温控风扇在节能环保方面具有一定的作用,其工作原理除了普通的手动档位调节,主要是通过温度传感器感应外界温度,并自主地进行档位的调节,这样在风扇开着的情况下,不需进行手动就可以根据不同的外界温度进行自主调节风力大小,到达节能目的。2、背景随着空调机在日常生活中的普遍应用,很容易想到电风扇会成为空调的社会淘汰品,其实经过市场的考验和证实,真实的并不是这样的,在空调产品的冲击下,电风扇产品仍然具有很强大的生命力,电风扇在市场的考验中并没有淡出市场,反而销售在不停的复苏中,具有强大的开展空间。据市场调查,电风扇的不停复苏主要在以下原因:一,是电风扇虽然没有空调机的强大的制冷功能,但电风扇是直接取风,风力更加温和,比拟适合老年人、儿童以及体质虚弱的人使用。二,是电风扇经过多年的市场使用,较符合人们的使用****惯,而且结构简单、操作方便、安装简易。三,是电风扇比起空调产品而言,其价格低廉,相对省电,更易的进入老百姓的家庭。在目前空调还没有普及,并且并不是所有的情况下空调都适合使用的情况下,智能风扇适合人体对温度的要求,智能风扇还有具有相当作用的。3、意义与应用1、普通电风扇的现状及存在的隐患:大局部只有手动调速,功能单一。长时间在高负荷工作容易损坏电器,并且造成电量的损失。2、作品可运用在家庭中,风扇的风力随温度而调节,即可以防止人因温度低吹到冷风而着凉,也可到达节能目的,可见温控风扇更具有优越性。3、其次将此系统装在产热多,急需排热的设备上,可以帮助它及时散掉大量的热。比方电脑散热器等。34、原理简介1、电源开关,控制系统处于工作还是停止状态。2、当系统上电之后,通过单片机读取外界温度,然后在液晶显示屏上显示出来。通过判断温度的范围,控制风扇的停止与转不同的速度。同时LED给出档位指示。温度控制的范围可以通过按键进行设置。3、另外,当不需要温度控制时,可以通过模式切换开关,让系统工作于手动控制模式。通过按键进行调节风扇的停止,与不同转速。5、方案设计方案一:采用两片STC89C516RD单片机、液晶1602和ds18b20,进行设计,让单片机1进行温度读取操作,另外的单片机2通过定时器,产生占空比不同的PWM。两单片机通过串口进行通信,这样单片机1可以通过读取外界的温度,然后对单片机2进行控制。这样就能在不同的温度区间内,单片机2控制直流5v小风扇不同的转速,从而实现温度自动控制风扇。方案二:采用STC12C5A60S2单片机、液晶1602和ds18b20。这也是一款51单片机,但是它的性能比STC89C516RD单片机更强大,而且有独立的双路PWM输出。这样,采用一片STC12C5A60S2单片机就能实现温度读取和直流5v小风扇的转速控制。方案三:采用stm8s105系列单片机、液晶1602和ds18b20,同样可以实现温度读取和直流5v小风扇的转速控制方案比拟:方案一需要消耗更多的硬件资源。因此我们直接排除方案一。方案三,如果采用44脚贴片封装的stm8s105单片,可以在很小的覆铜板上把硬件做出来,这样可以节省一些硬件资源。但是,因为温度传感器ds18b20的读取是通过单一I/O口读取的,stm8s105的I/O操作需要设置,让其是处于输入或者输出方式。操作非常麻烦。方案二需要的硬件资源相对较少,而且其I/O口兼容8051单片机,可以实现I/O口准双向操作,这样编程相对简单。综上所述,我们选择方案二。46、,STC12C5A60S2/AD/PWM?系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机,是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机,指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S)针对电机控制,强干扰场合。其引脚与普通8051单片机根本相同。,通过设置相应存放器,可以让占空比改变。,:CCON=0;//初始化PCA控制存放器//PCA计数器停止运行//去除CF标志位//去除所有中断标志位CL=0;//重置PCA的16位计数器CH=0;CMOD=0x02;//设置PCA计数器时钟源为Fosc/2//禁止PCA计数器溢出中断AP0L=0xff;//PWM0口输出0%占空比AP1L=1x00;//PWM1口输出100%占空比CCAPM0=0x42;//PCA模块0工作在8位PWM模式并且没有PCA中断CR=1;//开始计数当存放器CL值小于[L,CAPPnL]时,输出为低电平;当存放器CL值等于或大于[L,CAPPnL]时,输出为高电平;当存放器CL的值由FF变为00溢出时,[HCAPPnH]的内容被装载到[L,CAPPnL]中。这样,就可以实现无干扰地实现PWM更新。,转换为十六进制,然后进行取反,APxL。,强推挽输出,高阻输入〔电流不能流入也不能流出〕,开漏输出〔假设外加上拉也可以读取〕等。缺省状态下,I/O的工作方式为准双向/弱上拉。本设计中,对于温度传感器的读写操作,需要I/O工作在准双向的工作状态。而PWM输出端口,LED驱动输出,端口我们将I/O口的工作方式设置分强推挽输出,输出的拉电流到达20mA,能更好的驱动负载。设置方式,通过配置相应的存放器PxM1和PxM0,如下表1所示:PxM1[7:0]PxM0[7:0]I/O口模式00准双向口01强推挽输出10高阻输入11开漏表17、LCD液晶显示屏时钟的显示屏选用1602字符液晶。1602是指显示的内容为16*2,即能够同时显示两行,每行16个字符。常见的1602字符液晶有两种,一种显示的是绿色背光黑色字体,另一种显示蓝色背光白色字体,目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的,控制原理是完全相同的。本设计所用1602液晶模块,显示屏是蓝色背光白色字体。图1为1602字符液晶引脚图图11602字符液晶引脚图各引脚功能为:第1脚:GND为地电源。第2脚:VCC接5V正电源。第3脚:VO为液晶显示器比照度调整端,接正电源时比照度最弱,接地电源时比照度最高,比照度过高时会产生重影,使用一个1K的电位器调整比照度。第4脚:RS为存放器选择,高电平时选择数据存放器,低电平时选择指令存放器。6第5脚:R/W为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。第6脚:E端为使能端,当E端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。第7~14脚:DB0~DB7为8位双向数据线。第15~16脚:背光灯电源。①根本操作时序:读状态?输入?RS=L,R/W=H,E=H?输出?D0—D7=状态字写指令?输入?RS=L,R/W=L,D0—D7=指令码,E=高脉冲?输出?无?读数据?输入?RS=H,R/W=H,E=H?输出?D0—D7=数据?写数据?输入?RS=H,R/W=L,D0—D7=数据,E=高脉冲?输出?无②RAM地址映射图:如图2所示:图2RAM地址映射图当我们在00-0F、40-4F,的地址中任意地写入显示数据时,液晶都可以显示,当写入10-27或50-67地址处时,必须通过移屏指令将它们移入可显示的区域。③读、写操作时序:如图3所示:因为本设计的程序中只涉及到液晶的写操作,因此下面简单介绍写操作过程,如下:〔1〕通过RS确定是写数据还是写命令。〔2〕读写控制端设置为写模式。〔3〕将数据或命令送达数据线上。〔4〕给E一个高脉冲将数据送到液晶控制器,完成写操作。7图3读写操作时序图④初始化设置:〔1〕显示模式设置,如图4:图4显示模式设置图〔2〕显示开/关及光标设置,如图5:图5显示开/关及光标设置图8、温度传感器DS18B20?用于检测当前的温度,DS18B20测量温度范围为-55°C~+125°C,在-10~+85°C范围内,精度为±°C。现场温度直接以“一线总线〞的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量,如:环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。产品支持3V~,使系统设计更灵巧、方便。?8DS18B20的引脚图如?图6所示。引脚1:地;引脚2:数字输入输出;引脚3:可选的5V电源;图6DS18B20的引脚图DS18B20内部结构主要由四局部组成:64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置存放器。DS18B20控制方法〔DS18B20有六条控制命令〕:?温度转换?44H?启动DS18B20进行温度转换?读暂存器?BEH?读暂存器9位二进制数字?写暂存器?4EH?将数据写入暂存器的TH、TL字节复制暂存器?48H?把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中?重新调E2RAM?B8H?把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节?读电源供电方式?B4H?启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU??初始化?〔1〕?先将数据线置高电平“1〞。?〔2〕?延时〔该时间要求的不是很严格,但是尽可能的短一点〕?〔3〕?数据线拉到低电平“0〞。?〔4〕?延时750微秒〔该时间的时间范围可以从480到960微秒〕。?〔5〕?数据线拉到高电平“1〞。?〔6〕?延时等待〔如果初始化成功那么在15到60微妙时间之内产生一个由DS18B20所返回的低电平“0〞。据该状态可以来确定它的存在,但是应注意不能无限的进行等待,不然会使程序进入死循环,所以要进行超时控制〕。?〔7〕?假设CPU读到了数据线上的低电平“0〞后,还要做延时,其延时的时间从发出的高电平算起〔第〔5〕步的时间算起〕最少要480微秒。?〔8〕?将数据线再次拉高到高电平“1〞后结束。?写操作?〔1〕?数据线先置低电平“0〞。?〔2〕?延时确定的时间为15微秒。?〔3〕?按从低位到高位的顺序发送字节〔一次只发送一位〕。?〔4〕?延时时间为45微秒。?〔5〕?将数据线拉到高电平。?〔6〕?重复上〔1〕到〔6〕的操作直到所有的字节全部发送完为止。?〔7〕?最后将数据线拉高。??读操作?〔1〕将数据线拉高“1〞。〔2〕延时2微秒。?〔3〕将数据线拉低“0〞。?〔4〕延时3微秒。?〔5〕将数据线拉高“1〞。?〔6〕延时5微秒。?〔7〕读数据线的状态得到1个状态位,并进行数据处理。?〔8〕延时60微秒。9、风扇本设计采用的是由5V直流供电的小型风扇。在设计当中,我们只预置了两档速度相差明显的档位,一档的PWM占空比为30%,二档的占空比为90%。这样设计的目的主要是考虑到在档位切换时,可以看到速度有非常明显的变化,让实验现象更加直观。拓展1:在主要考虑实用性方面的因素,我们还可以将控制档位细化,做成5个档位,甚至10个档位,等等。不同的速度是通过调节不同的占空比来实现的。下面我们给出温度控制风扇转5个速度不同档位的局部关键程序例如:voidcontrol(void){ if((a*100+b*10+c)<tem_1) {10