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      基于AT89C52單片機(jī)智能溫控風(fēng)扇系統(tǒng)

      2020-06-29 15:37陸陽(yáng)峻輝
      世界家苑 2020年6期
      關(guān)鍵詞:溫度傳感器智能控制風(fēng)扇

      陸陽(yáng)峻輝

      摘要:隨著低碳生活的概念深入人心,人們?cè)诋?dāng)今的生活中更提倡節(jié)能環(huán)保,電扇作為一個(gè)常用電器,應(yīng)該被改進(jìn)的更加智能化、節(jié)能化,本設(shè)計(jì)制作的智能溫控風(fēng)扇是以AT89C52單片機(jī)為基礎(chǔ)所作。核心器件是單片機(jī),溫度傳感器選擇DS18B20可以采集當(dāng)前溫度,本設(shè)計(jì)的硬件部分主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵電路、顯示電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、溫度控制電路、電源電路以及人體感應(yīng)電路。其軟件部分主要包括主程序模塊溫度傳感及顯示模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊??捎捎脩粼O(shè)置高、低溫度值,測(cè)得溫度值在高低溫度之間時(shí)打開(kāi)風(fēng)扇弱風(fēng)檔,當(dāng)溫度升高超過(guò)所設(shè)定的溫度時(shí)自動(dòng)切換到大風(fēng)檔,當(dāng)溫度小于所設(shè)定的溫度時(shí)自動(dòng)關(guān)閉風(fēng)扇。設(shè)置合理,成本低,具有較強(qiáng)的的利用價(jià)值。

      關(guān)鍵詞:?jiǎn)纹瑱C(jī);溫度傳感器;智能控制;風(fēng)扇

      傳統(tǒng)的電風(fēng)扇多采用機(jī)械控制的方法,有很多麻煩的地方如噪音大、耗電高且各檔位風(fēng)速變化太大。隨著科技的逐漸發(fā)達(dá)人們對(duì)生活的要求也逐漸提高,新型智能風(fēng)扇也逐漸開(kāi)始走進(jìn)千家萬(wàn)戶,相比于傳統(tǒng)風(fēng)扇,它的優(yōu)點(diǎn)在于更在智能,能夠自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)人們的需求,同時(shí)也更加環(huán)保。單片機(jī)這種常用的微型處理器具有高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的好處,對(duì)于這種小型自動(dòng)化產(chǎn)品非常適用。 本系統(tǒng)通過(guò)DS18B20溫度傳感器采集外界溫度輸入給單片機(jī),再由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)屏幕顯示以及電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),可以通過(guò)按鍵手動(dòng)設(shè)置上限溫度TH、下限溫度TL。當(dāng)檢測(cè)到溫度高于TH時(shí),電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng),輸出強(qiáng)勁風(fēng);當(dāng)溫度低于TL時(shí),輸出低電平,沒(méi)有電流流過(guò)電機(jī),風(fēng)扇停止;當(dāng)溫度介于TL和TH之間時(shí),電機(jī)中速轉(zhuǎn)動(dòng),風(fēng)速較緩和。在本設(shè)計(jì)中則可以實(shí)現(xiàn)智能控制,并且各個(gè)小系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立,可以單獨(dú)工作,例如可以當(dāng)做溫度計(jì)使用等,相對(duì)于從前老式的電扇更加靈活智能,給生活帶來(lái)更多便捷。

      1 相關(guān)基礎(chǔ)簡(jiǎn)介

      本次設(shè)計(jì)以AT89C52單片機(jī)為微處理核心,高精度溫度傳感器DS18B20采集外界溫度寫入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,利用7段數(shù)碼管來(lái)顯示當(dāng)前溫度值,12V直流電機(jī)做為風(fēng)扇,能夠智能根據(jù)外界溫度來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)亩淖冿L(fēng)速大小,實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的智能控制。另外通過(guò)熱釋紅外感應(yīng)系統(tǒng),可以自己實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟、關(guān)閉的功能。人們也可以自己設(shè)置風(fēng)扇工作的溫度上下限,當(dāng)檢測(cè)到溫度低于下限值時(shí),風(fēng)扇不動(dòng);當(dāng)溫度處于上、下限值之間時(shí),風(fēng)扇緩慢轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)溫度高于上限值時(shí),風(fēng)扇高速轉(zhuǎn)動(dòng)。

      2 智能溫控電風(fēng)扇設(shè)計(jì)

      2.1 核心器件

      2.1.1 單片機(jī)

      AT89C52是一個(gè)采用低電壓,性能很高的COMS8位中央單片機(jī),器件設(shè)計(jì)采用引領(lǐng)世界前沿的ATMEL公司的一種高密度、非易失性的存儲(chǔ)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn),兼容國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令控制系統(tǒng),片內(nèi)置常用8位中央處理器和flash的閃存單元,AT89C52單片機(jī)在我國(guó)消費(fèi)電子行業(yè)中已經(jīng)有著十分廣泛的技術(shù)應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)邏輯如下圖1所示:

      2.1.2 DS18B20的溫度處理方式

      每個(gè)DS18B20采集溫度都有一個(gè)唯一的64位的序列號(hào),以便允許多根同時(shí)連接到指定單根總線上。因此,它是使用簡(jiǎn)單的微控制器來(lái)控制覆蓋了大片面積的DS18B20。這個(gè)功能在一些檢測(cè)和控制工程有著重要應(yīng)用。其引腳圖如下圖2所示:

      2.2 基本電路設(shè)計(jì)

      2.2.1 復(fù)位電路

      如下圖3所示為復(fù)位電路:

      單片機(jī)復(fù)位電路可以當(dāng)做一個(gè)重啟功能,當(dāng)我們的單片機(jī)系統(tǒng)在正常運(yùn)行的過(guò)程中,受到各種外界干而影響導(dǎo)致電腦程序系統(tǒng)無(wú)法正常穩(wěn)定的運(yùn)行時(shí),按下自動(dòng)復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)停止從頭開(kāi)始或者停止執(zhí)行。

      2.2.2 時(shí)鐘電路

      如下圖4所示為時(shí)鐘電路:

      大部分的單片機(jī)晶振電路都是在一個(gè)反向放大器兩端接入晶振,兩端再分別接上電容,并讓電容一段共地。晶振是給單片機(jī)提供工作信號(hào)脈沖的,該脈沖就決定了單片機(jī)的工作速度,之所以晶振一般選擇12MHz左右,是因?yàn)槿绻ぷ黝l率太高的話,會(huì)使單片機(jī)出現(xiàn)工作不穩(wěn)定的情況。

      2.2.3 顯示電路

      如下圖5所示為顯示電路:

      一般的計(jì)算機(jī)七段發(fā)光數(shù)碼管都是單片機(jī)采用七個(gè)發(fā)光二極管來(lái)同時(shí)顯示0~9的符號(hào)和數(shù)字。對(duì)于分時(shí)驅(qū)動(dòng)的方式是可以選擇單片機(jī)動(dòng)態(tài)顯示分時(shí)驅(qū)動(dòng),將所有的數(shù)碼管分時(shí)輪替控制各個(gè)數(shù)碼管的COM端,將八個(gè)筆畫“a,b,c,d,e,f,g,h”的數(shù)字同名端連接在一起,為公共極COM增加位選通控制電路,由各自獨(dú)立的I/O口控制,單片機(jī)會(huì)對(duì)共極COM段進(jìn)行控制,判斷出由哪一條數(shù)碼管進(jìn)行顯示,數(shù)碼管都會(huì)收到單片機(jī)輸出的字形碼,單片機(jī)所控的一條才會(huì)具體顯示。

      2.3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

      系統(tǒng)工作的主要流程為:按鍵設(shè)定溫度上下限,即規(guī)定風(fēng)扇工作的溫度范圍,單片機(jī)內(nèi)部記錄下上下限,DS18B20模塊檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)溫度并輸入單片機(jī)與規(guī)定溫度進(jìn)行對(duì)比,不同的溫度范圍驅(qū)動(dòng)電機(jī)模塊以相應(yīng)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)然,這些流程的工作前提是紅外模塊探測(cè)到有人體在范圍內(nèi)活動(dòng)。整個(gè)系統(tǒng)由各個(gè)模塊協(xié)同合作,形成智能調(diào)控。系統(tǒng)主要包括主程序,讀溫度子程序。

      2.3.1 主程序圖

      如下圖6所示,主程序作為整個(gè)系統(tǒng)的框架,對(duì)其余各個(gè)模塊起到調(diào)動(dòng)作用,在初始化后,會(huì)反復(fù)檢測(cè)各個(gè)模塊的緩沖區(qū)標(biāo)識(shí),判斷哪個(gè)模塊需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,再調(diào)用相應(yīng)的子模塊。

      2.3.2 溫度傳感模塊及顯示模塊

      本模塊分為四個(gè)部分;檢測(cè)模塊、讀溫模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊。

      檢測(cè)與復(fù)位的程序功能是判斷DS18B20是否可以正常運(yùn)作,如果可以標(biāo)志1,不可以則置0,只有輸出1時(shí)才可以進(jìn)行后續(xù)的操作。如下圖7所示

      3 結(jié)語(yǔ)

      本設(shè)計(jì)利用89C52 芯片控制溫度傳感器DS18B20,再結(jié)合其余外圍電路能夠?qū)Ξ?dāng)前環(huán)境溫度做出精確測(cè)量并控制風(fēng)扇運(yùn)作,精度高、性能穩(wěn)定、可利用價(jià)值大。主要特點(diǎn)在于不同用戶可以改變?cè)O(shè)置便可滿足溫度的需求,由于可擴(kuò)展性強(qiáng),稍加改變即可添加更多功能,造價(jià)低且具有穩(wěn)定性強(qiáng)、性能卓越、節(jié)約用電等優(yōu)點(diǎn),在夜間不需要定時(shí),亦能給人們帶來(lái)方便。

      參考文獻(xiàn):

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      [3] 張定祥.基于C51的芯片時(shí)序圖編程淺析[J].科技展望,2016(07).

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      [6] Fan X ,Zhang F ,Wang H ,et al. The system of face detection based on OpenCV[C]. Chinese Control & Decision Conference. IEEE,2012.

      (作者單位:湖北科技學(xué)院)

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