在夏天，天气十分炎热，人们需要使用电风扇来加快空气流动，降低环境温度。但是传统的家用电风扇功能比较单一，更多地使用手动换挡的方式来调节速度。随着现代科学技术的不断发展和人们生活水平的日益提高，我们日常生活中使用的电器产品正日益向自动化、智能化、环保化和人性化的方向发展。因此，顺应时代潮流，由微机控制的智能温控风扇开始逐渐进入人们的日常生活。相比于传统的电风扇，智能温控风扇可以由智能控制系统依据周围的环境温度自动做出相应的动作即自启自停与转速变换，在实际的生产生活中，智能温控风扇不仅可以节约我们非常珍惜的电力资源，而且也极大地方便了我们的日常生活。

　　本设计是基于单片机的一种智能化的由温度控制的温控风扇系统，能够对当前的环境温度进行灵敏的检测和显示。本次设计的核心控制器为单片机STC89C52，它能够对风扇的转速进行控制，并使用温度传感器DS18B20检测当前的环境温度，然后使用数码管将当前的环境温度显示出来。根据所收集到的温度，智能温控风扇可以自动启动与关闭以及自动调节转速。用户可以根据自己的实际情况设置温度的上下限值，当智能控制系统检测到的环境温度超过所设定温度的上限值时，会自动变换到大风档；当检测到的环境温度介于温度的上下限值之间时，便会自动打开风扇的弱风档；当检测到的环境温度小于所设定温度的下限值时，又会自动关闭风扇。智能控制系统的控制状态将会依据外界环境温度的变化而改变。

　　关键词：单片机STC89C52，温度传感器DS18B20，数码管，电风扇

　　随着我国经济的不断发展和人们生活水平的日益提高，人们对生活质量提出了更高的要求，以“宜居”为代表的生活性概念开始逐渐深入人心，空调逐渐走进了普通百姓的家庭。电风扇似乎越来越少的出现在人们的视野之中，并一度认为它已被空调所代替，其实不然，有专业人士表示，家用的传统电风扇并没有在空调的冲击下而淡出大众的视野，在最近的几年里，风扇的市场前景反而变得越来越广阔。首先，风扇和空调虽然都是调节温度的产品，但是他们却具有不同的降温效果——空调有一种制冷模式，具有非常显著的制冷效果，因此环境温度可以快速而有效地降低，而电风扇则是靠加快空气流动来降低环境的温度，因此环境温度的降低是缓慢的，风也更加温和，老人儿童和体质较弱的人尤为适宜，使用的人群范围也更加的广泛；其次，与空调相比，电风扇不仅价格便宜而且相对省电，安装和使用都非常的简单[1]。

　　随着现代科技的日新月异，家用电器产品逐渐向智能化方向发展，而且随着人们对生活水平的要求不断提高，传统的家用电器产品已满足不了人们对高质量生活水平的要求，因此智能化产品逐渐走进了人们的日常生活，并带给人们极大的便利。而我们日常生活中使用的传统电风扇功能相对简单，一般都需要人们手动换档和手动定时，不能够满足人们个性化的需求。

　　基于上述问题，我们由此设计了这套由单片机进行控制、温度传感器进行检测、数码管进行显示的智能温控风扇系统。当系统接通电源之后，温度传感器DS18B20便会对周围的环境温度进行检测，然后通过数据线将检测到的数字信号传输到52单片机进行加工处理，使之能够通过数码管将此时的温度显示出来，同时智能控制系统会根据用户设定的上下限温度值，在相应的温度时自动作出弱风、强风、停机等动作的智能控制。

　　本设计是基于单片机最小系统而设计研发的一个智能温控风扇系统。温控风扇的高低档位值可以由用户根据自己的实际情况和具体需求等进行手动设定，而且温控风扇的风速可以由智能控制系统根据当前的环境温度而做出相应的改变，充分体现了实用性和个性化的十足优势。

　　智能温控风扇的档位值有高低两个，由用户根据自己的实际情况来自行设定，要求智能控制系统能够根据当前的环境温度和用户自行设定的高低档位值，自动随着温度的变化而做出相应的动作。

　　随着智能化理念的进一步发展，温控风扇作为一种常见的低成本温控设备，已经开始在人们的生产生活中流行开来，从便携式笔记本电脑的散热到大规模工业生产中电机的散热，随处可见温控风扇的身影。

　　同时在我们的日常生活中，有很多的地方昼夜温度相差较大，白天温度较高而晚上的温度却比较低，而且如果使用传统电风扇的话，当晚上人们睡觉时不能调节风扇的档位而会引起感冒，相比之下，智能电风扇就会更加的智能化、人性化而且还节约了我们非常宝贵的电力资源，更适用于儿童、老年人和运动不便的人群，具有广阔的市场前景。

　　智能温控风扇系统主要由五部分组成，即数字温度传感模块、电机控制模块、温度的测量和显示模块、键盘输入模块以及单片机最小系统。当智能控制系统接通电源而正常运行时，首先温度传感器DS18B20会不间断的检测环境温度信号，并将其转化为数字信号，然后单片机STC89C52会不间断的将传输过来的数字信号进行加工处理，最后在LED数码管上显示当前的温度数值。也可以由用户通过按键来进行最大、最小值的设定，再由单片机控制完成指定设置的功能。系统总体设计框图如图1所示。

　　我们在本次设计中采用了单片机STC89C52（51单片机的一种）作为核心控制器，它是一个性能较高、密度较高、工作电压较低的8位的单片机，这种单片机兼容性好，存储能力强，读取速度快，是本次设计的最佳选择。

　　温度传感器DS18B20可以直接将模拟信号转化为数字信号，因而电路的复杂程度被降低了，因此是本次设计的最佳选择。温度传感器DS18B20的外形和管脚排列如图4所示。

　　主机与从机之间的通信可以分为以下三个步骤进行：首先将单线设备进行初始化，以防其他设备的干扰，为数据传输做准备，然后识别单线输出数字量的对照表

　　LED数码管显示器的字形（段）码如表2所示，LED数码管共阴极和共阳极的引脚配置和内部电路如图5所示。

　　传统的电风扇由220V的交流电驱动，风扇的转速有多个档位，如果想要改变风速就需要手动调节风扇的档位才能达到目的，也就是说，每一次风速的改变，都需要手动操作，这非常的不方便。

　　在本节中，介绍了一种智能电风扇的设计，以单片机STC89C52作为核心控制器，同时又将智能控制技术与温度传感技术相结合，一并应用于电风扇的智能控制当中。首先单片机对数字温度传感器DS18B20采集到的温度信号进行处理，然后由可控硅（晶闸管）根据收集到的温度信号来调节风扇电动机的转速，这样风扇电动机的转速就不再需要人工来调整，达到了智能控制的目的。

　　单片机STC89C52是智能温控风扇系统的核心控制部件，一般情况下，利用单片机本身的硬件资源完全可以实现本次设计的控制功能，因此不需要再另外的去扩展其他的外部器件。在本设计中，单片机STC89C52的正常工作电压为4.5～5.5 V，因此可以使用USB电源线供电，而且芯片内部的电路中包含了振荡电路和复位电路，这便使单片机最小系统的控制功能更为精确。

　　温度传感器DS18B20用于将收集到的温度数据通过单片机的P2.4口传输给单片机进行处理，以达到自动调节电机转速的目的。单片机I/O口和温度传感器 DS18B20的连接如图8所示[5]。

　　电机转速的控制是整个控制装置中非常重要的一部分。通过改变三极管导通电阻阻值的大小，使输出端的电压发生变化，从而改变施加在电风扇上的电压，这样风扇的转速便会随着电压的变化而变化，以达到自动调节风扇的转速，实现各档位的自动切换的目的。

　　电风扇的档位设置为高低两档，高档位和低档位风扇的转速都有一个范围，即高档位和低档位风扇的转速都分别有一个最大值和最小值。电风扇的线速度可由下面的公式求得：

　　式（1）中，V代表风扇风叶最大圆周上的线速度（m/min），D代表风扇风叶的最大直径（mm），n代表风扇的最快转速（r/min）。

　　在本次设计中，采用的风扇风叶的最大直径为D=200 mm，经过检测，高档位时风扇的转速为n1=1400 r/min，低档位时风扇的转速为n2=600 r/min。于是，将数据带入式（1）可得：高档位时风扇风叶最大圆周上的线m/min，低档位时风扇风叶最大圆周上的线m/min。

　　又当电风扇在其额定电压和额定功率下旋转时，在最低转速下风扇风叶最大圆周上的线 m/min。

　　经过验证，低档位时风扇风叶最大圆周上的线 m/min，因此也符合设计要求。

　　独立按键电路主要有设置键、加值键和减值键，独立按键电路如图10所示[7]。

　　当主程序初始化以后，系统就开始反复检测各个子模块相关部分的缓冲区标志，如果缓冲区进行了置位，就说明相应的数据需要进行处理，随后主程序就会调用相应的程序处理各个子模块[8]。如下图12所示。

　　如下图13所示，温度转换工作需要经过三个步骤：首先对温度传感器DS18B20进行初始化，以防之前的程序其他设备的程序对其进行干扰，同时为接下来的ROM操作指令和存储器操作指令做准备，然后再对ROM进行指令操作，最后对存储器进行指令操作，温度转换工作便完成了。

　　依据初始化时序、读时序和写时序可，分别编写出：初始化子程序、读子程序和写子程序[9]。

　　本模块使用的是双向可控硅的过零触发方式，通过控制可控硅在每个周期内通过的完整交流全波信号的数目来调节负载的功率[10]，这样就能够根据所需的需求，完成对可控硅的过零控制，实现自动调节转速的目的。电机控制模块的中断响应流程图如图14所示。