产品质量～减少消耗～因此设计研究高精度、稳定、适用性强的温度控制系统对工

　　业生产发展具有其积极意义。本文介绍了一种智能温度控制风扇的设计方案～其采

　　用AT89S51单片机为控制器核心～通过测量温度的变化来改变风扇的转速从而达到

　　温度控制的目的。同时实现温度采集、温度显示、温度设定等功能。经实验表明～

　　非常重要的作用。因此对它的即时、有效的控制具有十分重要的意义，特别是在冶

　　金、化工、机械、电气等方面。但由于温度本身的非线性以及较大的滞后性等，以

　　及传统温度控制器在系统控制方法以及电路设计等的不足使得传统温度控制器存在

　　许多问题，比如反应时间慢、控制精度低、稳定性差等。而随着工业生产的不断发

　　展，其对温度控制的各项指标也有了更高的要求，因此，设计研究高精度、稳定、

　　为准确、有效地控制温度的重要途径。而其中以单片机为核心的温度控制器已广泛

　　中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O 接口电路、定时器/

　　计数器以及串行接口等部件制作在一块集成芯片中，构成一个完整的微型计算机。

　　性、稳定性、降低成本，而且可以实现其与PC 机的连接通信，大幅度提高温度控

　　制系统的技术指标，实现智能化控制。因此，研究基于单片机的温度控制系统将为

　　得其也不尽相同。对于温度控制方面可以分为两代产品:第一代温度控制器主要是

　　电气式产品。其温度传感器采用双金属片或气动温包，控制电路大都采用继电器控

　　制，且其通过“给定温度盘”调整预紧力来设定温度，使得这类控制器普遍存在温

　　度设定过粗、时间常数太大等问题;第二代温度控制器为电子式产品，其温度传感

　　器采用热敏电阻等，控制温度值通过触摸键和液晶显示屏来设定，通过运算放大电

　　路和开关电路实现双位调节来实现温度控制。这种控制器解决了温度设定值过粗等

　　问题，但仍存在控制精度不高、时间常数大、操作较复杂等问题。而随着计算机等

　　技术的迅猛发展以及其与温度控制技术的不段结合，使得温度控制技术在智能化、

　　自适应、参数自整定等方面取得大量成果。在此基础上，日本、美国、德国等国在

　　温度控制领域都生产出了一批性能优异的温度控制器及仪器数字控制器等。这些温

　　度控制系统普遍具有参数自整定功能并结合了计算机、通信等技术，运用先进的算

　　法，具有控制精度高、抗干扰力强、鲁棒性好的特点。但是在我国, 尽管已经取得

　　了一些成就，但是更多的企业仍值停留在简单的PID 控制，与国外相比，我们在智

　　控制器，应用新型控制模型和数控芯片实现智能化控制。新型智能温控器采用一种

　　全新的控制技术——模糊开关控制，根据实测温度与设定温度值比较结果进行推理

　　发展，温度控制器正朝着高精度、小型化等方向迅速发展。其具体表现为传感器技

　　可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方

　　向迅速发展:1)提高温度检测的精度:目前，国外已相继推出多种高精度、高分辨力

　　感器，能输出13 位二进制数据，其分辨力高达0.03125?，测温精度为?0.2?;2)增

　　加温度传感器测试功能:新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。例如，采

　　用DS1629 型单线智能温度传感器增加了实时日历时钟(RTC)等，使其功能更加完

　　善。DS1624 还增加了存储功能，利用芯片内部的E2PROM 存储器来存储用户的短信

　　息等;3)温度传感器总线技术的标准化与规范化:即温度传感系统的总线技术的标准

　　性及安全性设计:采用了高性能的Σ ,Δ 式A,,转换器，结合过采样、噪声整形和

　　数字滤波等技术，来提高有效分辨力。同时在安全性上还设计了完善的系统过热保

　　护功能等;5)虚拟温度控制器和网络温度控制器:虚拟温度控制器是基于温度控制器

　　准，从而实现最佳性能指标，而网络温度控制器是包含数字传感器、网络接口和处

　　量，再送给微控制器处理。最后将测量结果传输到网络，以实现各传感器之间、传

　　感器与执行器之间、传感器与系统之间的数据交换及资源共享，在更换传感器时无

　　须进行标定和校准;6) 温度控制器单片测温控制系统:单片系统是在芯片上集成一

　　个系统或子系统，其集成度将高达108~109 元件/片，这将给IC 产业及IC 应用带

　　在温度控制算法方面，近几年发展比较迅速的有:1)改进PID 温度控制;2)神经

　　网络控制;3)模糊控制;4)模糊控制与PID 控制结合;5)模糊控制与与神经网络结

　　合;6)遗传算法;8)模糊控制、神经网络、遗传算法三者结合。而随着电子技术的发

　　展，控制电路的形式也多种多样,无论是神经网络,模糊控制还是遗传算法,都属于

　　[4]控系统非线性,干扰多,大时延,时变和分布变化的特点。这些控制方法实现

　　了温控系统的参数自整定，将线性控制与非线性控制相结合，进一步简化了温度控

　　块，按键模块，显示模块以及驱动控制模块组成。工作时，温度采集模块将采集到

　　的水体温度数据传送给单片机，单片机将温度值通过显示模块来显示，并根据温度

　　是否超出设定范围来控制电机停止或启动，进而控制风扇的转速来对水体的温度进

　　数字量，即其输出可直接被单片机使用，无需AD 转换即可实现与单片机之间的通

　　由于本次设计采用AT89S51 作为控制核心，如果选用方案一或方案二，需要在

　　传感器与单片机之间连接AD 转换电路，使得外围电路连接更加复杂，而选用数字

　　方案一:采用LCD 液晶显示屏:液晶显示屏的显示功能强大，可显示文字、图形

　　方案三:采用LED 数码管动态扫描:LED 数码管显示亮度较高，且价格适中，对

　　于显示数字最合适，而且采用动态扫描法与单片机连接时，占用的单片机口线少。

　　中，它当之无愧地排在众多EDA 软件的前面，是电子设计者的首选软件，它较早就

　　在国内开始使用，在国内的普及率也最高，几乎所有的电子公司都要用到它。早期

　　的PROTEL 主要作为印制板自动布线工具使用，运行在DOS 环境，对硬件的要求很

　　低，在无硬盘286 机的1M 内存下就能运行，但它的功能也较少，只有电原理图绘

　　制与印制板设计功能，其印制板自动布线的布通率也低，而现今的PROTEL 已发展

　　到PROTEL99(网络上可下载到它的测试板)，是个庞大的EDA 软件，完全安装有200

　　多M，它工作在WINDOWS95 环境下，是个完整的板级全方位电子设计系统，它包含

　　了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计(包含

　　印制电路板自动布线)、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏

　　操作等功能，并具有Client/Server(客户/服务器)体系结构，同时还兼容一些其

　　它设计软件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL 等，其多层印制线路板的自动

　　一、新建设计数据库文件。双击Protel 图标，点击File(文件)中new 项，新

　　建设计数据库。在Browse 选项中选取需要存储的文件夹，然后点击OK 即可建立自

　　二、打开和管理设计数据库。Protel 99 包括许多设计例子，选择文件打开菜

　　原理图管理文件将被打开。关闭文件，可以用鼠标右键，选择Close，也可以用

　　三、原理图连线设计。利用Protel 所提供的各种工具、命令进行画图工作，

　　四、检查原理图电性能可靠性。打开设计数据库，点取文件夹下的.prj 后缀原

　　理图设计窗口，Protel99 可以帮助我们进行电气规则检查(选择Tools 下面的

　　ERC，在“Rule Matrix”中选择要进行电气检查的项目，设置好各项后，在

　　98 大体相同，新增加了一些功能模块。Protel 公司引进了德国INCASES 公司的先

　　进技术，在Protel99 中集成了信号完整性工具，精确的模型和板分析，帮助设计

　　温度采集模块选用DS18B20 作为温度传感器，其用于对水体等控制对象的温度

　　DS1820 单线数字温度传感器是美国DALLAS 公司1995 年生产的单线数字化半导

　　体测温集成电路,测温范围-55,+125?,标称测温精度为0.5? ,温度测量值以9 位二

　　进制码表示，被测温度用符号扩展的16 位数字量方式串行输出。由于每片DS1820

　　[6]因此多片DS1820 可同时挂接在一条单总线上,从而实现多点测温。与传统

　　的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度，并根据实际要求可编程为9~12 位

　　A/D 转换精度，从DS18B20 读出或写入信息仅需1 根口线(单线接口)，温度变换功

　　[7]供电，而无需外接电源，因此，使用DS18B20 可以是系统结构更加精简，

　　DS18B20 有两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20 的1 脚接

　　地，2 脚作为信号线 脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，单片机端口接单

　　管来完成对总线的上拉。寄生供电适合多点测温。鉴于本设计为单片测温，故采用

　　外部电源供电法。由于DS18B20 是单总线控制，所以直接将其I/O 引脚与单片机