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基于单片机的风扇温控系统设计

一、选题简介、意义

如今的传统风扇有以下缺点：风扇不能够随着温度的变化而调节转动，因此，对于某些应用场合并不适用，比如电脑的散热风扇。另外，传统风扇的定时功能是机械式的，会伴随着机械运动的“嘀嗒”声，且定时范围也十分有限，因此，我们需要设计一种更加智能的温控风扇。

基于51单片机的温控风扇系统，能够根据环境温度和预设的数值去自我调节风扇转动，使用起来也更加的直观、简洁。并且，温控风扇系统具有很多应用领域，如工业控制中的散热系统，电脑的散热风扇，在现实生活中有十分广泛的用途，因此它的设计具有一定的意义。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

主要研究内容：

设计一个基于单片机的温控风扇系统，主要旨在解决传统风扇不能够随环境温度变化而控制转速的问题。

本系统以51单片机和DS18B20温控传感器为核心，具有温度显示和控制风扇转动的功能。

要解决的问题：

⒈了解51单片机的工作原理

⒉掌握DS18B20的使用方法

⒊解决MCU的电路设计，熟悉本系统的软件开发程序设计。

预期目标：

按期完成基于单片机的温控风扇设计任务，达到任务书中的功能要求，并完成一篇毕业设计论文。

研究步骤：

⒈根据要求设计规划，寻找资料，参阅文献

⒉元件选型，硬件设计

⒊软件设计

⒋仿真测试

目  录

1 引言 3

2 总体方案设计 3

2.1本设计任务及主要内容 3

2.2方案选择 4

2.2.1单片机的选择 4

2.2.2温度传感器的选择 4

2.2.3显示方式的选择 5

2.2.4调速方式的选择 5

2.2.5风扇设计的选择 6

3 系统原理及硬件电路设计 9

3.1 系统原理 9

3.2 控制装置原理 9

3.3 温度检测电路 9

3.3.1 DS18B20简介 9

3.3.2 DS18B20的内部结构 10

3.3.3 DS18B20的工作原理 10

3.3.4 DS18B20温度传感器电路设计 11

3.4 电机调速电路 12

3.4.1 电机调速原理 12

3.4.2 电机控制模块电路设计 12

3.5 按键电路 13

3.5.1 独立按键与矩阵按键 13

3.5.2 独立按键的电路设计 14

3.6 显示电路 14

3.6.1 数码管的连接方式 14

3.6.2 数码管的结构 14

3.6.3 数码管的电路设计 15

3.7 电源电路 16

4 控制器软件设计 17

4.1 主程序 17

4.2 温度传感器模块及显示模块 18

4.3 电机控制与调速模块 19

5 系统仿真与调试 20

5.1 仿真软件 20

5.2 程序调试 20

5.3 系统仿真 20

5.4 结果分析 21

6 总结与展望 27

6.1 总结 27

6.2 展望 27

参考文献 28

致谢 29

附录 30

 

1 引言

随着空调产业的迅速发展，人们曾认为电扇会被空调完全取代，然而事实并非如此。之所以产生这种现象，我认为原因主要有以下三个。第一，电扇相比空调，功耗更低，性价比更高，因此是对于家庭和企业，是更加经济的选择。第二，电扇比空调更加环保，目前有些空调在工作时会污染大气，对臭氧层产生影响。第三，电扇比空调能够适应更多苛刻的环境，我们知道在某些工业领域或者极狭小的空间中，空调并不能够对温度产生很明显的控制效果，相反风扇能够很好的在这些环境中工作，并且安装和使用起来也很方便简单。

随着科技的发展，我们用更加现代化，智能化的风扇代替了传统的风扇。传统的风扇功能单一，噪音大，因为它是机械式的设计，然而智能化的风扇使用51单片机进行控制，功能很多并且使用起来也很方便。

本研究课题主要研究了一种智能温控风扇。我们知道，在电脑主机中，散热系统是必不可少的，目前大多数散热系统都采用风冷方案，因此，散热风扇是电脑主机中不可或缺的一个设备。然而，电脑CPU的发热量是随着CPU任务量变化的，并且传统风扇的转动速度并不能随着温度变化而变化，这就带来了很多问题，比如，假设主机中的传统风扇保持某一速度匀速转动，若此速度为最高速度，则在CPU发热量并不是很大时，风扇的高转速是很不必要的，既产生了较大的噪音，又浪费了不必要的能源。若出于环保目的，将风扇转速固定在一个较低的转速上，则在CPU处理很多任务，发热量很大时，风扇的散热效果又不能满足CPU的降温要求，因此，温控风扇在风冷散热系统中的作用举足轻重。此外，在我们的生活中，尤其是夏天晚上比较热的时候，气候湿热难耐。我们使用传统的风扇来降温入睡，然而，传统风扇只有定时功能，很多时候，我们为了避免感冒，不会将风扇对着人吹整晚，因此我们将风扇设置定时停止。然而我们经常在后半夜因为风扇停止而热醒，再继续打开风扇，十分的不够人性化。用户设置上下限温度，睡觉时既不至于半夜热醒影响睡眠，也不会因为风扇对着吹太冷而感冒。由此可见，智能温控风扇，不论是在散热系统领域，还是在日常生活中，都有很广泛的用途。

 

参考文献

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[7]黄勇.  超声波液位远程监控系统研究[D]. 重庆大学, 2005.

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