【智能温控风扇】

一、设计任务

设计内容

以单片机作为核心控制器件，选取DS18B20温度传感器作为数字温度计，实时测量并反应实际温度，编写程序，采集实时温度并通过数码管显示当前温度，通过按键设置的温度上、下限，将其与实际温度的比较结果，作为控制风扇的开关及档位的依据：

当实际温度低于所设温度下限时，风扇关闭，为0档；

当实际温度高于温度下限，低于温度上限时，风扇转速一般，为1档；

当温度高于温度上限时，风扇转速最快，为2档；
设计目的

完成基于单片机的温控风扇的课程设计作品，通过课程设计中对原理图、PCB图、PTOTEUS仿真等的实际操作，熟悉相关开发软件，了解设计流程，加深对单片机、DS18B20的了解；此外，熟悉焊接流程，学会调试，加强动手能力。

二、硬件介绍

硬件组成

电路板、STC89C52单片机、DS18B20、12M晶振、六角自锁开关、三极管若干、电容若干、电阻若干、开关若干、导线若干、风扇等
主要功能描述

1）STC89C52单片机

核心控制器件，执行程序代码，接收从DS18B20传回的实时温度，并输出信号控制数码管的显示，根据扫描按键的通断情况执行相应的设置温度上限、设置温度下限的功能切换，根据接收到的实际温度与设置温度上、下限的比较结果，输出信号控制风扇的档位

2）DS18B20温度传感器

实时测量实际温度，并通过相关协议，将测量到的实际温度反映给单片机

3）六角自锁开关

是整个电路的电源总开关

4）三极管

E、B、C三脚分别与电源、与单片机I/O口（经电阻）、与数码管位选或风扇正极相连，相当于电力开关，使电路得以依据单片机I/O口输出信号的高低实现三极管的通断，从而控制数码管显示的选位及风扇档位的调节

5）电容及12M晶振

瓷片电容与晶振构成单片机的外部振荡信号，是单片机实际应用中最小系统的组成部分；电解电容接在电源与地之间，起滤波的作用

6）电阻

起保护电阻的作用，控制单片机输出端口上的电流大小，防止因电流过大对电路造成损坏、控制数码管段选中的电流大小，防止因电流变化等问题影响电路及数码管的显示亮度；此外，在PROTEUS仿真中，需要在位选出接入电阻，方可进行正常仿真，但实际设计中不需要这里的电阻
DS18B20简介

智能温控风扇、DS18B20、原理图、PROTEUS仿真图、PCB图【智能温控风扇】

DS18B20内部结构图

DS18B20特性：

1）独特的单线接口只需 1 个接口引脚即可通信

2）多点 multidrop 能力使分布式温度检测应用得以简化

3）不需要外部元件

4）可用数据线供电

5）不需备份电源

6）测量范围从-55 至+125 增量值为 0.5 等效的华氏温度范围是-67 F至257 F

7）增量值为 0.9 F

8）以 9 位数字值方式读出温度

9）在1秒（典型值）内把温度变换为数字

10）用户可定义的非易失性的温度告警设置

11）告警搜索命令识别和寻址温度在编定的极限之外的器件温度告警情况

12）应用范围包括恒温控制工业系统消费类产品温度计或任何热敏系统

DS1820数字温度计以9位数字量的形式反映器件的温度值，独特的单线接口只需 1 个接口引脚即可通信，信息经过单线接口送入 DS1820 或从 DS1820 送出因此从中央处理器到 DS1820 仅需连接一条线（和地）。DSl820 的测量范围从-55 到+125 增量值为 0.5 可在 l s(典型值)内把温度变换成数字。读、写和完成温度变换所需的电源可以由数据线本身提供，而不需要外部电源。

在单线端口条件下，必须先建立 ROM 操作协议，才能进行存储器和控制操作。因此，控制器必须首先提供下面 5 个 ROM 操作命令之一：

1）读 ROM，2）匹配 ROM，3）搜索 ROM，4）跳过 ROM，5）报警搜索。

三、系统原理

原理图、PROTEUS仿真图、PCB图、3D立体图及实际电路连接图

智能温控风扇、DS18B20、原理图、PROTEUS仿真图、PCB图【智能温控风扇】
温控风扇原理图

智能温控风扇、DS18B20、原理图、PROTEUS仿真图、PCB图【智能温控风扇】
PROTEUS仿真图

智能温控风扇、DS18B20、原理图、PROTEUS仿真图、PCB图【智能温控风扇】
PCB图

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实际电路连接图
程序设计

1）主程序

在进行主程序的初始化之后，获取当前温度，而后进入while循环，调用自动温控程序；自动温控函数里，先调用显示子程序，显示实际温度，随后扫描按键，若无按键按下，则直接比较实际温度与温度上、下限的大小，调节电机档位，也就是风扇的转速。

智能温控风扇、DS18B20、原理图、PROTEUS仿真图、PCB图【智能温控风扇】

2）温度获取子程序

对DS18B20进行初始化，将采集得到的温度信息写入寄存器，而后启动温度转换，调用相关子程序，读取温度寄存器数据，并经由公式转换，求得实际温度，传入单片机，作为调节风扇档位的依据。

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3）显示子程序

根据信号依次做出位选与段选操作，并调用延时子程序，方便用户观察数据。

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4）按键扫描子程序

根据各端口的电平高低，判断按键是否按下，并进入相应的子程序，调节温度的上限或下限，对温度上、下限进行加、减设置。

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5）程序代码

#include<reg51.h>
#include<intrins.h>    //包含头文件
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int   //宏定义

sbit dj=P2^3;//电机控制端接口
sbit DQ=P2^4;//温度传感器接口
//按键接口/
sbit key1=P2^0;//设置温度
sbit key2=P2^1;//温度加
sbit key3=P2^2;//温度减
//
sbit w1=P3^7;
sbit w2=P3^6;
sbit w3=P3^5;
sbit w4=P3^4;     //数码管的四个位
/共阴数码管段选//
uchar table[22]=
{0xD7,0x11,0xCD,0x5D,0x1B,
0x5E,0xDE,0x15,0xDF,0x5F,
0x9F,0xDA,0xC6,0xD9,0xCE,0x8E, 
0x08,0xC2,0x9B,0x00,0xFF,0x97};
uint wen_du;      //温度变量  
uint shang,xia; //对比温度暂存变量
uchar dang;//档位显示
uchar flag;
uchar d1,d2,d3;//显示数据暂存变量
void delay(uint ms)  //延时函数，大约延时25x12us
{
uchar x;
for(ms;ms>0;ms--)
  for(x=120;x>0;x--);
}
/***********ds18b20延迟子函数（晶振12MHz ）*******/ 
void delay_18B20(uint i)
{
while(i--);
}
/**********ds18b20初始化函数**********************/
void Init_DS18B20() 
{
  uchar x=0;
  DQ=1;          //DQ复位
  delay_18B20(8);  //稍做延时
  DQ=0;          //单片机将DQ拉低
  delay_18B20(80); //精确延时 大于 480us
  DQ=1;          //拉高总线
  delay_18B20(14);
  x=DQ;            //稍做延时后 如果x=0则初始化成功 x=1则初始化失败
  delay_18B20(20);
}
/***********ds18b20读一个字节**************/  
uchar ReadOneChar()
{
uchar i=0;
uchar dat=0;
for (i=8;i>0;i--)
  {
    DQ=0; // 给脉冲信号
    dat>>=1;
    DQ=1; // 给脉冲信号
    if(DQ)
    dat|=0x80;
    delay_18B20(4);
  }
  return(dat);
}
/*************ds18b20写一个字节****************/  
void WriteOneChar(uchar dat)
{
  uchar i=0;
  for (i=8;i>0;i--)
  {
    DQ=0;
   DQ=dat&0x01;
     delay_18B20(5);
   DQ=1;
     dat>>=1;
}
}
/**************读取ds18b20当前温度************/
void ReadTemperature()
{
uchar a=0;
uchar b=0;
uchar t=0;
Init_DS18B20();
WriteOneChar(0xCC);     // 跳过读序号列号的操作
WriteOneChar(0x44);  // 启动温度转换
delay_18B20(100);       // this message is very important
Init_DS18B20();
WriteOneChar(0xCC);  //跳过读序号列号的操作
WriteOneChar(0xBE);  //读取温度寄存器等（共可读9个寄存器） 前两个就是温度
delay_18B20(100);
a=ReadOneChar();     //读取温度值低位
b=ReadOneChar();     //读取温度值高位
wen_du=((b*256+a)>>4);    //当前采集温度值除16得实际温度值
}
void display()//显示温度
{
w1=0;P1=~table[d1];delay(10); //第1位
P1=~0x00;w1=1;delay(1);
  
w2=0;P1=~table[16];delay(10);//第2位
P1=~0x00;w2=1;delay(1);

w3=0;P1=~table[d2]; delay(10);//第3位
P1=~0x00;w3=1;delay(1);

w4=0;P1=~table[d3];delay(10);//第4位
P1=~0x00;w4=1;delay(1);
}
void zi_keyscan()//自动模式按键扫描函数
{
if(key1==0)         //设置键按下
{
  delay(10);        //延时去抖
  if(key1==0)flag=1;      //再次判断按键，按下的话进入设置状态
  while(key1==0);//松手检测    //按键释放
}
while(flag==1)        //进入设置上限状态
{
  d1=18;d2=shang/10;d3=shang%10;   //显示字母H 和上限温度值
  display();        //调用显示函数
  if(key1==0)        //判断设置键是否按下
  {
   delay(10);       //延时去抖
   if(key1==0)flag=2;     //按键按下，进入设置下限模式
   while(key1==0);//松手检测
  }
  if(key2==0)        //加键按下
  {
   delay(10);       //延时去抖
   if(key2==0)       //加键按下
   {
    shang+=1;      //上限加5
    if(shang>=100)shang=100;  //上限最大加到100
   }while(key2==0);//松手检测
  }
  if(key3==0)        //减键按下
  {
   delay(10);       //延时去抖
   if(key3==0)       //减键按下
   {
    shang-=1;      //上限减1
    if(shang<=10)shang=10;   //上限最小减到10
   }while(key3==0);//松手检测
  }  
}
while(flag==2)        //设置下限
{
  d1=17;d2=xia/10;d3=xia%10;    //显示字母L 显示下限温度值
  display();        
  if(key1==0)
  {
   delay(10);
   if(key1==0)flag=0;
   while(key1==0);//松手检测
  }
  if(key2==0)
  {
   delay(10);
   if(key2==0)
   {
    xia+=1;
    if(xia>=99)xia=99;
   }while(key2==0);//松手检测
  }
  if(key3==0)
  {
   delay(10);
   if(key3==0)
   {
    xia-=1;
    if(xia<=0)xia=0; 
   }while(key3==0);//松手检测
  }  
}
}
void zi_dong()//自动温控模式
{
uchar i;
d1=dang;d2=wen_du/10;d3=wen_du%10;  //显示档位，显示当前温度值
zi_keyscan();//按键扫描函数
display();  //调用显示函数

if(wen_du<xia){dj=1;dang=0;}//低于下限  档位为0 电机停止
if((wen_du>=xia)&&(wen_du<=shang))//温度大于下限，小于上限
{
  dang=1;           //档位置1
  for(i=0;i<3;i++){dj=0;display();zi_keyscan();} //PWM通过延时得到
  for(i=0;i<6;i++){dj=0;display();zi_keyscan();}  
}
if(wen_du>shang){dj=0;dang=2;}//高温全速，档位置2

}
void main()    //主函数
{
uchar j;
dj=0;    //电机开
shang=30;
xia=20;    //初始上下限值
for(j=0;j<80;j++)   //先读取温度值，防止开机显示85
  ReadTemperature();
while(1)     //进入while循环
{ 
  ReadTemperature(); //读取温度值
  for(j=0;j<100;j++)zi_dong();//自动温控模式
}
}

https://download.csdn.net/download/qq_42253057/18814019

智能温控风扇、DS18B20、原理图、PROTEUS仿真图、PCB图【智能温控风扇】

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