南京信息工程大学基于单片机的智能风扇控制-学位论文.doc

目 录

1 引言 ..................................................................................................................................................................................4

2 方案设计 ..........................................................................................................................................................................5

2.1 系统整体设计 ...........................................................................................................................................................5

2.2 方案论证 ...................................................................................................................................................................5

2.2.1

温度传感器的选择

............................................................................................................................................6

2.2.2

红外探测的选择

................................................................................................................................................6

2.2.3

控制核心的选择

................................................................................................................................................6

2.2.4

显示器件的选择

................................................................................................................................................7

3.1.3

桥式驱动电路

3.1.4 LCD1602

..................................................................................................................................................11

3.2 各部分电路设计 .....................................................................................................................................................12

3.2.1

开关复位与晶振电路

......................................................................................................................................12

3.2.2

独立控制键盘电路

..........................................................................................................................................13

3.2.3 LCD

显示电路

..................................................................................................................................................13

3.2.4

红外探测电路

...................................................................................................................................................13

3.2.5

温度采集电路

..................................................................................................................................................14

3.2.6

风扇驱动电路

..................................................................................................................................................14

4 软件设计 ........................................................................................................................................................................15

4.5 温度比较处理子程序 .............................................................................................................................................24

4.6 电机控制程序（包含红外探测） .........................................................................................................................26

4.7 软件设计中的问题与分析 .....................................................................................................................................28

4.7.1 LCD

显示程序的问题

......................................................................................................................................28

4.7.2 DS18B20

的显示程序问题

..............................................................................................................................28

5 硬件调试 ........................................................................................................................................................................29

5.1 按键电路的调试 .....................................................................................................................................................29

5.2 温度传感器电路的调试 .........................................................................................................................................29

5.3 电机电路的调试 .....................................................................................................................................................29

5.4 红外感应电路的调试 .............................................................................................................................................29

南京 210044

电扇是人们日常生活中常用的降温工具，从开始的吊扇到现在的 USB 风扇，无处不见电扇的踪迹。虽

然如今空调已经走进千家万户，但是作为一种节能环保，并且廉价简单的降温工具，电扇还在很多家庭生

活中发挥着自己独特的作用。但也随着人们要求的多样化和科学技术的进步，各种多功能的智能风扇在市

了人性化与智能化的双重目标。

本设计的整体思路是：利用温度传感器 DS18B20 来检测环境温度，并依据 DS18B20 的功能特性直接输

出数字温度给 51 单片机进行处理，并将实时温度、设置温度、风速显示在 LCD1602 上。用 2 个可调按键

辅助设置温度，一个用于提高设置温度，一个则用来降低设置温度，设置温度只能是整数型式，检测到的

环境温度可以精确到小数点后一位。本系统还配备一个红外探头，用于探测出风范围内是否有人，若在无

人的情况下则自动关闭风扇。否则在开启电风扇的情况下同时采用单片机模拟 PWM 脉宽调制方式来改变直

流电扇电机的转速。系统整体结构框图 1 所示：

每个热敏电阻的曲线，虽然可以通过软件方法来实现对该元件误差的修正，但是这会使得电路的复杂性增

加，并且在人体所在的实际环境中难以检测到细微较小的温度变化。所以这个方案在本设计中难以胜任。

对于方案二，DS18B20 温度传感器的测量范围从-55℃至+125℃，增量值为 0.5℃，因此人体所处的环

境温度包括在其中，且该传感器分辨率较高，对温度变化反应灵敏，获取的温度误差小。DS18B20 的一大

优势是其能将收集到温度值在自己的器件内部就直接转化成数字信号输出，从而大大简化了系统设计，同

时由于该温度传感器采用了明了的单总线技术，使得它的接口与相应的单片机接口变得非常简洁，同时使

系统的抗干扰能力也得到了显著的提高，所以本系统采用这个方案。

方案一：热释电红外探测模块。作为一款应用广泛的红外探测模块，具有高灵敏度，可靠性强，工作

电压低等特点，在各种场合被广泛使用。但是该模块的使用环境要求应尽量避免流动的风，具有流动的风

本设计采用 AT89S52 单片机作为系统的控制核心，通过软件编程的方法对温度的进行实时检测与判断，

并在 I/O 口上输出控制信号，进而控制电机工作。AT89S52 是一种低功耗，高性能 CMOS8 位微处理器，具

有 8K 在系统可编程 AT89S523 引脚图 DIP 封装 Flash 存储器。片内含 8K 字节的只读程序存储器 ROM 和 256

字节的随即数据存储器 RAM，兼容标准 MCS-51 指令系统并使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，

与工业 80C51 产品指令与引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，也同样适用于常规编

程器，价格便宜，与本系统的设计相符合。

方案一：LED 共阴极数码显示管。

方案二：LCD 液晶显示屏 1602。