【《基于STC89C51单片机的温控风扇设计》3600字（论文）】.docx

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1、基于STC89C51单片机的温控风扇设计一、引言1二、系统整体设计方案11硬件需求分析12系统总体设计方案1三、系统硬件电路设计21STC89C51单片机的最小系统221CD1602液晶显示电路设计33风扇驱动电路的设计44蜂鸣器电路的设计45独立按键电路的设计5四、系统软件部分设计51软件开发环境的介绍52系统重要函数的介绍6结束语6弁考文献7一、引言在电子信息技术与自动控制技术的持续进步的影响下，电器越来越智能，自动化水平越来越高，各行各业都需要提高产品的可靠性和自动化水准，使产品更加具有优势。为了满足社会发展所带来的人民的需求，各行各业都应使用更为稳定、合理、高效的设备。风扇被用于降温已

2、经有很长的历史，但它并未因为存在年限久远、以及空调的出现而被取而代之。然而，电风扇的优点是便宜、易于使用和占地面积小。考虑到经济因素的影响，在大多数市场占据市场份额最大的依然是老式传统风扇，尤其是在中小型城市和农村，因为使用电风扇的代价相对于空调更能让普通老百姓接受，但传统电风扇的档位固定，风速模式少，而且无法缺少人的调控，需要人自操作换档，自动化水平较低。为了使风扇在市场上具更大的领地，成为更多人的降温选择，温控电风扇随之被提出。传统电风扇的风速调节模式单一，且无法离开人的调节，更不能随温度的浮动而变化。当室内温度下降时，电风扇仍然持续运转，在温差明显的地区来看这是一个相当大的劣势，不但浪费

3、资源，还对人体的健康产生威胁；传统的电风扇调节风速时通过机械的按钮进行风速调节，噪音过大、功能单一是传统风扇的又一缺点，有碍人们的休息体验，违背人们的日常需求。因此特别容易影响人们的休息，更加不能满足人们的需求。温控风扇系统，能够自动控制电风扇的风量，节约电力资源的同时也能够改善用户的体验感，使风扇更加人性化。而且温控风扇系统在很多场景都有广泛的应用，例如炼铁厂等重工业都需要巨型风扇来散热、电子产品CPU的散热风扇等。温控风扇在这些场景中的应用都是随温度的升降而调节风速，比传统的风扇更加的人性化与智能化，深受现代人的喜爱与欢迎，至今为止，温控风扇已经开始应用到不少家庭中，并且具有良好的发展前景

4、，由此可见，对温控风扇展开探究意义重大。二、系统整体设计方案1 .硬件需求分析确定设计方案前,需要对目标要求要有一个明确（如实现什么样的功能,满足什么需求），再对不同模块的组合进行分析对比来选出最优的硬件电路，以达到总体设计方案中综合经济可行的设计方案。本设计旨在设计一个实现单片机系统的温控风扇，该温控风扇需要有一个主控芯片；需要有能够测量并采集温度功能的器件；需要有能够显示当前温度以及预先设定的温度阈值等内容功能的显示器件；需要有数据存储功能的器件。2 .系统总体设计方案本设计采用STC89C51作为核心控制。内部温度由DS18B20温度传感器接收后，以数字信号的形式传送给单片机。温度由1C

5、DI6021CD表示，风速通过PWM进调节。该设计设有独立键盘，独立键盘的意义主要是可以根据需要对温度的阈值进行调整，即当室内温度在设定的温度限制之间时，在温控风扇运行过程中风扇转动平稳；当室内温度高于最大阈值时，1ED点亮、蜂鸣器鸣啼；当室内温度低于最小阈值时，1ED点亮、蜂鸣器鸣啼，风扇关闭。本设计具体的系统方案如图2-1所示。三、系统硬件电路设计1.STC89C51单片机的最小系统单片机最小系统，就是用数量最少的电子元器件构成的单片机。接下来就分别对单片机的元器件进行了逐一介绍，具体内容如下所示：首先是电源。电力供应对于任何电子产品都是必不可少的。电源具有为系统供电的功能。在4.55.5

6、V电压条件下，51单片机正常运转。所以本设计使用USB数据线连接充电宝或者电源插头作为电源。其次是晶振电路，单片机的时钟与晶振电路密不可分，时钟可以由两条路径产生，一是内部，一是外部。一个晶振、两个电容就可以实现内部震荡。增强系统的抗干扰能力，可以从很多方面入手，比如说维持振荡器运转环境的稳定性，这就需要在电路设计时，通过缩小晶振、电容和芯片的距离，来最大程度的消除PCB板的分布电容。晶振电路如图3-1所示。图37晶振电路再者是复位电路，有开关和自动两种，这两种复位电路见下图3-2。一-IK1H1图3-2复位电路2 .1CD1602液晶显示电路设计1CD1602的概述1CDI602液晶的运用十

7、分普遍，这种液晶屏使用起来便捷高效，应用范围泛。它可以将温度的实时变化及时表现出来。HD44780芯片是相当多的液晶所采用的芯片，1CDI602当然也不例外，数字、符号、字母等内容显示都可以考虑该显示屏。一个点阵字符位匹配相应的显示字符，点阵字符位有两种形式，分别是5X11和5X7,该液晶是由许多个这样的点阵字符位组成的。是以每一个位置都能显示一个字符，且字符间存在间隔，该间隔的作用是将字符与字符之间、行与行之间保持一定的间距，由于这个特性决定了该显示模块不能很好的用于显示图形。1CDI602液晶外形如下。C-mF:八,CGMWA图3-31CD1602液晶实物图3 .风扇驱动电路的设计本次设计

8、以小风扇设计为目标。但风扇的额定电流与单片机I/O的电流相差过大，小风扇的额定电流为O.1A,单片机I/O端口的电流输出值在420mA之间，因此无法直接对小风扇进行驱动。对此，本次风扇驱动电路的设计考虑使用191IOS来驱动风扇。191IOS的输入端和输出端分别与单片机I/O口、电机相连接，输入端与输出端均有两个，输入端只有当两个相反的电平输入时，电机才可以正传或反转。若输入端电平相同，则无法驱动电机。引脚输入输出的特点见下图。钻入A输入B输出A徜出B图3-419110S引脚输入输出特性本设计中使用的驱动电路如下，考虑到19110的IA引脚接高电平等原因，而单片机控制口制接19110的IB引脚

9、。图3-5驱动电路4 .蜂鸣器电路的设计蜂鸣器是通常在电器设备中使用的一种声音设备，分有源和无源两种。有源蜂鸣器在内部集成了声音电路，在实际的应用过程中只要连接外部电源可以发出固定声音。木设计选用5V电磁式有源蜂鸣器，鉴于单片机的I/O口输出电流较小，不能满足蜂鸣器的正常工作需求，而三极管开关电路便能很好的解决这一问题对此，是以选用8550三极管进行设计，该三极管为PNP型，能够实现IK的电阻和单片机的连接，蜂鸣器的关闭、工作和三极管的截止、导通对应着I/O口的高、低电平。蜂鸣器电路如下图。图36蜂鸣器电路5 .独立按键电路的设计独立按键电路的加入是为了让操作系统的用户，能够自己设置出所需要的

10、控制参数。由于单片机I/O口在悬空状态下没有作为输出时被视为高电平，可以利用这一特性，将按键一端与电源地连接，一端与I/O口连接，如此一来，I/O口悬空与否取决于按键是否按下，这就需要在软件部分编写代码时增加延时消抖。独立按键电路如图3T5所示。三设置键图3-7独立按键电路当第一个按键KEY2按下后，进入调节上下限温度的设置模式。KEY3是加值键，按下之后所对应参数加一；KEY4是减值键，按下之后所对应参数减一。四、系统软件部分设计1 .软件开发环境的介绍该设计是使用KCiImiCrOViSiOn4工具选择的,使用C语言编写代码并通过Protcus进行模拟。较汇编语言而言，C语言结构性能更强、

11、可读性也更好，因此，本次是以C语言编写程序代码。2 .系统重要函数的介绍一些外围器件往往需要初始化后才能正常工作，因此在功能启动后，一些MCU和外围设备会在主程序中无线循环运行。启动后进入无限循环的主程序，因为如果不在无限循环内，主程序运行一次就停止，这样的话就无法检测是否有命令执行，如果要想实时的监测是否有命令执行，主程序就需要无限的循环进行监测。完成一个设计往往需要很多不同的功能，每个功能对应一部分代码，但各个部分的代码不应该过多的存在于主函数中，因为有些代码需结束语温控风扇的设计主要包括两个核心组成：系统的硬件部分和软件部分。系统的硬件部分主要包括硬件的选型和电路的设计以及最终的硬件调试

12、。硬件的选型主要是根据各种元器件的特点以及本设计的需求选出较为合适本设计的硬件；主要涉及硬件集成和原理图绘制。软件部分主要是程序代码的编写以及仿真。因为笔者自身水平的限制，此温控风扇只能够做到简单的根据外界环境温度来调节风扇的风速以及关闭,还未达到人们理想中的温控风扇的地步,可以对此温控风扇进行如下改进:(1)增加人体感应模块可以增加人体感应模块，实现外界环境调节的基础上，还可以根据有人与否来决定风扇的开关，只有当检测到人和外界温度达到预设的温度下限值时，风扇才会启动，如此一来会使温控风扇更加人性化。(2)增加红外遥控模块通过增加红外遥控模块，可以考虑外接一个遥控器，手动进行操作，即使温度并未

13、达到预设的下限值或风扇前并未检测到人，根据用户的需要，依然可以通过遥控器控制风扇。参考文献1张少康，尹睿，鲍琦，等.基于单片机的智能温控风扇系统设计J.电子测试，2019,(01):19-20+32.2厉俊.基于单片机的智能温控风扇系统的设计与实现J.智能计算机与应用，2019,9(06):206-209+213.3袁辉龙.浅谈智能温控风扇设计J.福建电脑，2016,32(05):148+159.4彭欢欢，张琛松，陈雪，等.基于单片机智能风扇的设计J.软件,2023,41(01):66-69.5张媛珍.电风扇：风感备受瞩目，产品差异化、高端化趋势明显J.电器，2019,(07):48-49.6朱东梅.消费升级背景下的电风扇市场J.现代家电，2018,(11):66-68+12.7电器元件智能化将引未来高压开关发展潮流J.电源世界,2013,(03):12.8黄强，肖磊.智能化供配电设计及其应用J.建材与装饰,2015,(48):242-243.