一種簡易溫控智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：為了實(shí)現(xiàn)溫度對電風(fēng)扇的智能控制，設(shè)計(jì)并制作了一種以AT89C51為控制核心的簡易智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)，包括硬件和軟件兩部分，重點(diǎn)介紹DS18B20對溫度檢測的方法及利用溫度如何實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的智能控制。該系統(tǒng)通過仿真和實(shí)物測試，可實(shí)現(xiàn)溫度的顯示及根據(jù)溫度智能控制風(fēng)扇的開啟和關(guān)閉，且具有電路結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、硬件少、成本低等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：AT89C51；智能風(fēng)扇；DS18B20；溫度檢測

0 引言
    近年來，隨著人們生活及科技水平的不斷提高，家用電器在款式、功能等方面日益求精，并朝著健康、安全、多功能、節(jié)能等方向發(fā)展。電風(fēng)扇由于價(jià)格低廉而且相對省電，安裝和使用方便，在中國大部分人口的農(nóng)村地區(qū)依舊使用電風(fēng)扇作為降溫防暑設(shè)備。但是目前市場上的電風(fēng)扇多半是采用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，存在著電路復(fù)雜、功能單一等局限性，因此有必要對現(xiàn)有的控制器進(jìn)行改進(jìn)。本文設(shè)計(jì)了一套溫控智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)，當(dāng)溫度高于25 ℃時(shí)，自動(dòng)開啟電風(fēng)扇；低于25℃時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉電風(fēng)扇。還可在軟件中設(shè)置溫度限值，并顯示實(shí)時(shí)溫度，實(shí)踐證明該系統(tǒng)成本低，可靠性高，實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電，有較高應(yīng)用價(jià)值。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    本系統(tǒng)由集成數(shù)字溫度傳感器DS18B20、單片機(jī)AT89C51、LCD1602、繼電器及一些外圍器件組成。硬件電路中DS18B20進(jìn)行溫度采集，把采集到的溫度通過P2．2口送到單片機(jī)中進(jìn)行判斷，根據(jù)判斷的結(jié)果控制其引腳P1．6輸出高電平或低電平，從而控制繼電器線圈中能否有電流經(jīng)過，達(dá)到控制電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)或者停止的目的。同時(shí)將溫度顯示在LCD1602上，當(dāng)溫度高于35℃或低于0℃時(shí)，發(fā)出聲音報(bào)警。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1．1 單片機(jī)AT89C51
    AT89C51是一種帶4 KB閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種高性價(jià)比的方案。它的外部引腳多，程序存儲容量大，同時(shí)也具有內(nèi)部定時(shí)、計(jì)數(shù)和全雙工串口。AT89C51具有體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，對環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性高，靈活性好等特點(diǎn)。
1．2 溫度檢測顯示電路
    DS18B20是Dallas半導(dǎo)體公司開發(fā)的世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，其測溫范圍為-55～+125℃，可編程的9～12位A／D轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達(dá)0．062 5℃。被測溫度用符號擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出。工作電壓支持3～5．5 V的電壓范圍，即可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源的方式產(chǎn)生。DS18B20還支持“一線總線”接口，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或3根以上線上，CPU只需1根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路，還有存儲用戶定義報(bào)警溫度等功能。
    在系統(tǒng)中，DS18B20的DQ端接AT89C51的P2．2口，單片機(jī)通過此口接收DS18B20檢測的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析和處理交由LCD1602顯示。
1．3 繼電器電路
    繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)和被控系統(tǒng)，通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)。單片機(jī)是弱電器件，一般情況下它的工作電壓為5 V，電風(fēng)扇的工作電壓為220 V，屬于強(qiáng)電，繼電器可實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電。具體電路如圖2所示，繼電器由相應(yīng)的三極管Q31來驅(qū)動(dòng)，當(dāng)溫度過高時(shí)，單片機(jī)P1．6口輸出高電平，三極管Q31處于放大導(dǎo)通狀態(tài)，繼電器線圈有電流經(jīng)過，常開觸點(diǎn)閉合，電路接通，電風(fēng)扇開始轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)溫度過低時(shí)，單片機(jī)P1．6口輸出低電平，三極管Q31處于截止?fàn)顟B(tài)，繼電器線圈中沒有電流經(jīng)過，常開觸點(diǎn)保持原斷開狀態(tài)，電風(fēng)扇不能轉(zhuǎn)動(dòng)。繼電器線圈兩端反相并聯(lián)的二極管起到吸收反向電動(dòng)勢的功能，保護(hù)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)三極管。發(fā)光二極管D31起到指示電風(fēng)扇開啟和關(guān)閉的作用。本系統(tǒng)采用繼電器開啟和關(guān)閉，動(dòng)作敏捷且無誤差，達(dá)到了智能控制的要求。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)用C語言來完成，并由Keil軟件進(jìn)行調(diào)試和編輯。系統(tǒng)流程圖如圖3所示。

3 結(jié)語
    本系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C51為控制核心，實(shí)現(xiàn)由溫度對電風(fēng)扇開啟和關(guān)閉的智能控制，以及溫度的實(shí)時(shí)顯示。利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的智能溫控電風(fēng)扇系統(tǒng)，性能可靠，成本較低，適合大眾消費(fèi)，有重要應(yīng)用價(jià)值。本系統(tǒng)的電路和程序稍作修改，還可以實(shí)現(xiàn)其他一些功能，比如大棚溫度控制、電動(dòng)機(jī)溫度檢測、自動(dòng)定時(shí)鬧鐘、家庭電器自動(dòng)控制系統(tǒng)等，系統(tǒng)移植性強(qiáng)。