摘要,介绍自动温控风扇控制系统设计,系统利用AT89S52单片机作为控制核心控制风扇的转速。用户可自行调整设置上、下限温度值,测得温度值在上、下限温度之间时打开风扇低速档,当温度升高超过上限温度值时自动切换到风扇高速档,当温度小于下限温度值时自动关闭风扇,控制状态随外界温度而变。所设上、下限温度值保存在温度传感器DS18B20内部EEROM中,掉电后仍然能保存上次设定值。系统性能稳定,控制精准,具有高灵敏的温度感测和显示功能。

　　在日常生活中,电风扇作为降温防暑设备而成为必用品之一。夏秋季节白天温度高,电风扇应处于高转速、大风量,使人感到清凉,到了晚上,气温降低,当人们入睡后,应该逐步减小转速,以免使人受凉感冒。虽然电风扇都有调节不同档位的调节功能,但必须要人手动切换档位,睡着了就无法调节。为解决当人们熟睡时,由于夜里温度下降而导致受凉,或是从睡梦中醒来再开关电风扇的问题,利用AT89S52单片机设计自动温控风扇控制系统。本系统采用集成温度传感器DS18B20,用单片机控制,能显示实时温度,并根据用户设定的上、下限温度值自动在相应温度下作出高速档、低速档、停止的动作,从而实现控制风扇的转速,形成一个经济的自动温控风扇降温系统。

　　本系统利用温度传感器将检测到的温度信号经放大,A/D转换后送入单片机中进行数据处理并送数码管显示当前温度值,用当前温度值与设定温度值进行比较。根据比较的结果得到控制信号用以控制继电器的通断,实现对电机的控制,从而实现对风扇转速的控制。设计硬件电路包括电源电路、数码管显示电路、数据采集电路、蜂鸣器电路、继电器控制电路等。软件编程主要用来实现对温度的检测、数码显示、继电器控制等处理功能。其系统框图如图1所示。

　　电源电路采用LM7805集成稳压器作为稳压器件,220V电源经降压、整流、滤波后送入LM7805稳压,输出端接一个470μF和0.1μF电容滤除纹波,得到+5V稳压电源。电路如图2所示。

　　数码管显示电路如图3所示,利用8个共阳数码管、三极管、电阻构成。单片机P0口连接七段数码管,P2口作为数码管的片选信号输入端,并用8550三极管做驱动。又因P0口做I/O口时要加上拉电阻,所以给P0各端口加一个10kΩ的

　　作者简介,林建华(1984,),男,助理实验师,从事电子、电气自动化研究。机电技术2012年6月6

　　电阻。为了防止烧坏数码管,给数码管各段各加一个220Ω的限流电阻。显示时数据通过P0口送给数码管显示,通过P2口对数码管进行位选,数码管被逐位扫描显示其当前温度值。

　　切换到手动控制状态,可手动控制风扇的转速。再次按下设置键S3,又切换到温控自动控制,显示当前温度。按键S4接P1.7脚,是手动控制与温控的切换按钮。

　　电路如图4所示,主要由DS18B20、12MHz晶振、蜂鸣器、按键、三极管、电阻和电容等构成。

　　如图5所示,该电路为控制风扇风速的手动控制与温控自动控制电路。单片机默认为温控自动控制,风扇上电时,继电器K2吸合,K1释放。系统自动检测温度传感器采集的温度信号转换成数字量,送数码管显示当前温度值。程序已设置上限温度值为30℃,下限温度值为20℃。当检测当前温度值高于所设的下限温度值时,继电器K4吸合,风扇工作在低速档,当前温度值高于所设的上限温度值时,继电器K3吸合,切换到高速档,当前温度值低于下限温度值时,关闭风扇。

　　当要转到手动控制时,按S3设置键3次,从温控切换到手动控制,继电器K1吸合,K2释放。通过定时器、调速开关可以手动控制风扇的转速。再次按下S4时,又可切换到温控自动控制。

　　温度采集电路主要采用温度传感器DS18B20作为感测温度的核心元件,它可把采集的温度信号转换成数字量,送单片机处理后,输出送数码管显示当前温度值。

　　上下限温度设定主要是通过按键S1、S2、S3来设定。按键S1、S2、S3分别接入单片机的P1.4、

　　P1.5、P1.6脚。S3是设置键,用于对温度上限值TH、下限值TL、切换到手动控制的设置。当按下设置键S3,进入上限温度值TH设置项,此时按下“加”键S2,TH值加1,长按S2不放可实现快速加1,按下“减”键S1,TH值减1,长按S1不放可实现快速减1。再按一次设置键S3,进入下限温度值TL设置项,此时按下“加”键S2,TL值加1,长按S2不放可实现快速加1,按下“减”键S1,THL减1,长按S1不放可实现快速减1。上限动作温度值TH和下限动作温度值TL的设置范围为,9℃,99℃,满足一般使用要求。再按一次设置键S3,

　　主程序首先对DS18B20进行复位与检测,当检测到传感器正常存在,发出温度转换命令和读取温度命令,将从DS18B20读取的二进制温度值转换为七段码在数码管上显示出来。显示功能由温度显示子程序实现,数码管逐位扫描实时显示当前温度值。

　　温控自动控制,用户可根据需要自由设置调速档的切换温度值TH、TL,硬件设计上可通过3个按键,由按键检测函数程序提供软件支持。每次设定的TH、TL值均拷备到DS18B20的EEROM第3期林建华,自动温控风扇控制系统17

　　内,在单片机掉电后设定值不会丢失,再次上电时从DS18B20的EEROM中读回上次设定的上下限温度值TH、TL。用户要实现根据当前温度实时的控制风扇的转速,需要在程序中不时的判断当前温度值是否超过设定的动作温度值范围,此部分功能由温度比较程序来完成。在执行程序不断将当前温度和设定动作温度进行比较判断,控制继电器的吸合与释放,从而控制风扇实时的切换到高速档、低速档、停止三个状态。

　　编写程序与调试,用编程器将KEIL软件对应源程序编译生成的.HEX文件烧入AT89S52单片机中。连接硬件电路,将单片机插入到目标板中。

　　22.1℃(L)表明风扇处于低速档运行状态。按设置键S3及S2、S1键可重新设置上下限温度值,将上限温度值TH设为25.0℃,将下限温度值TL设为23.0℃。确定后,风扇停止,数码管显示

　　22.1℃,P。用手捏着DS18B20,显示温度逐步上升,当达高于23℃时,继电器K4吸合,将风扇切换到低速档,数码管显示23.X℃,L。温度继续的上升,当高于25℃时,继电器K3吸合,风扇切换到高速档,数码管显示25.X℃,H。当手移开DS18B20,温度下降,低于25.0℃时,又切换到低速档。当低于23.0℃时,关闭风扇。

　　按设置键S3三次,切换到手动控制。此时数码管显示当前温度值。手动调节定时器和调速开关可以控制风扇的转速。

　　本系统利用单片机实现的自动温控风扇控制系统,性能稳定,控制精准,成本低,适合大众消费,解决了人们手动操作的麻烦,具有推广应用价值。

　　[1]吴金戍,沈庆阳,郭庭吉8051单片机实践与应用[M]北京:清华大学出版社,2002

　　[2]明德刚DS18B20在单片机温控系统中的应用[J]贵州大学学报(自然科学版),2006(1)

　　[4]刘绿山,刘建群,李仕勇,等基于AT89S52单片机的温控系统[J]微计算机信息,2007(17)