自动电风扇控制.doc

成绩


课程设计报告
题目: 自动风扇控制器

学生姓名:程俊
学生学号:
系别:电气信息工程学院
专业:自动化
届别: 2013 届
指导教师:廖晓纬
电气信息工程学院制
课程设计题目:自动风扇控制器
学生:程俊
指导教师:廖晓纬
电气信息工程
1、课程设计的任务与要求

本文设计了基于单片机的自动风扇控制,采用单片机作为控制器,利用温度传感器DS18B20作为温度采集元件,并根据采集到的温度,通过一个达林顿反向驱动器ULN2803驱动风扇电机。根据检测到的温度与系统设定的温度的比较实现风扇电机的自动启动和停止,并能根据温度的变化自动改变风扇电机转速,同时用LED数码管显示检测到的温度与设定的温度。

系统采用单片机控制风扇转动,采用单片机,利用温度传感器根据温度的改变来自动控制电风扇转动,从而达到自动控制的效果。

在现代社会中,风扇被广泛的应用,发挥着举足轻重的作用,如夏天人们用的散热风扇、工业生产中大型机械中的散热风扇以及现在笔记本电脑上广泛使用的智能CPU风扇等。而随着温度控制技术的发展,为了降低风扇运转时的噪音以及节省能源等,温控风扇越来越受到重视并被广泛的应用。在现阶段,温控风扇的设计已经有了一定的成效,可以使风扇根据环境温度的变化进行自动无级调速,当温度升高到一定时能自动启动风扇,当温度降到一定时能自动停止风扇的转动,实现智能控制。
随着单片机在各个领域的广泛应用,许多用单片机作控制的温度控制系统也应运而生,如基于单片机的温控风扇系统。它使风扇根据环境温度的变化实现自动启停,使风扇转速随着环境温度的变化而变化,实现了风扇的智能控制。它的设计为现代社会人们的生活以及生产带来了诸多便利,在提高人们的生活质量、生产效率的同时还能节省风扇运转所需的能量。
2、自动风扇控制系统方案制定
设计的整体思路是:利用温度传感器DS18B20检测环境温度并直接输出数字温度信号给单片机AT89C52进行处理,在LED数码管上显示当前环境温度值以及预设温度值。其中预设温度值只能为整数形式,检测到的当前环境温度可精确到小数点后一位。同时采用PWM脉宽调制方式来改变直流风扇电机的转速。并通过两个按键改变预设温度值,一个提高预设温度,另一个降低预设温度值。系统结构框图如下:
AT89C52
复位
电源
温度显示
晶振
DS18B20
独立键盘
直流电机
PWM驱动
(系统构成框图)
本系统要实现风扇直流电机的温度控制,使风扇电机能根据环境温度的变化自动启停及改变转速,需要比较高的温度变化分辨率以及稳定可靠的换挡停机控制部件。
3、系统方案设计


(系统复位与晶振电路)
在单片机应用系统中,除单片机本身需要复位以外,外部扩展I/O接口电路也需要复位,因此需要一个包括上电和按钮复位在内的系统同步复位电路。单片机上的XTAL1和XTAL2用来外接石英晶体和微调电容,即用来连接单片机片内OSC的定时反馈回路。本设计中开关复位与晶振电路如下图所示,当按下按键开关S
1时,系统复位一次。其中电容C1、C2为20pF,C3为10uF,电阻R2、R3为10k,。

(数码管显示电路)
本系统选用5位共阴极数码管作为显示模块,其中前3位数码管用于显示温度传感器实时检测采集到的温度,,显示范围为0-;后2位数码管用于显示系统设置的初值温度,只能显示整数的温度值,显示范围为0-99度。5位数码管的段选a、b、c、d、e、f、g、-,其中P0口需接一10K的上拉电阻,以使单片机的P0口能够输出高低电平。5位数码管的位选W1--,-,则选中与该位相连的数码管。
(温度采集电路)
DS18B20数字温度传感器通过其内部计数时钟周期来的作用,实现了特有的温度测量功能。低温系数振荡器输出的时钟信号通过由高温度系数振荡器产生的门周期而被计数,计数器预先置有与-55度相对应的基权值。如果计数器计数到0时,高温度系数振荡周期还未结束,则表示测量的温度值高于-55度,被预置在-55度的温度寄存器中的值就增加1度,然后这个过程不断重复,直到高温度系数振荡周期结束为止。此时温度寄存器中的值即为被测温度值,这个值以16位二进制形式存放在存储器中,通过主机发送命令可读出此温度值,读取时低位在前,高位在后,依次进行。由于温度振荡器的抛物线特性的影响,用斜率累加器进行补偿。
(风扇电机调速)