STC89C51单片机的智能风扇控制系统设计+电路图(2)

当风扇处于自动状态的时候,用户可以根据需要来设置预定温度的上限和下限。硬件设计共有三个键位,由键扫描子程序KEYSCAN子程序提供软件支持。K1键按


当风扇处于自动状态的时候,用户可以根据需要来设置预定温度的上限和下限。硬件设计共有三个键位,由键扫描子程序KEYSCAN子程序提供软件支持。K1键按一下,开始设置温度上限,此时K2键位加键,按K2键则温度上限加0.1,K3键位减键,按K3减则温度上限减0.1。再按一下,则进入温度下限的设置。同样,K2为加键,按一下加0.1,K3为减键,按一下减0.1.温度上下限设置范围为0-100摄氏度,足以满足日常使用的需要。再按一下K1,则进入手动模式,此时K2和K3键为档位加减键,K2加档,K3减档。再按一下K1,则进入自然风模式,这种模式模仿自然界的风,风速时快时慢。再按一下K1,则可以看到数码管显示的当前温度。在自动模式和自然风模式下,只有人体感应模块检测到人的存在,风扇才会转动,如果没有检测到人体,即使超过温度上限,风扇也不会转动,这是一种节能环保的设定。

如果想要实现根据当前环境温度来控制风扇的转速,那么就需要让程序不断的扫描实时温度是否超过设定的温度范围。因为单片机的工作频率比较高,达到了15MHz,所以不需要担心是否有足够的程序写入来判断当前温度和设定温度。一旦环境温度超过设定温度,可以使用超温和欠温子处理程序来及时有效的控制风扇的切换,如关闭、微风、强风三种状态。

2各单元模块的硬件设计

本设计硬件模块有温度传感器、控制核心、显示电路、调速方式等,各有多种方案进行选择

2.1温度传感器

(1):采用热敏电阻为核心来测温,用到了运算放大器和AD0809,前者放大信号,后者将模拟信号转成数字信号,传给单片机处理。

(2):采用热电偶为核心来测温,同样用到了运算放大器和AD0809,配上了桥式电路,传给单片机处理。

(3):采用温度传感器DS18B20为核心来测温,直接输出数字温度信号给单片机处理。

对于方案一,热敏电阻的价格便宜,而且容易购买,但测量温度微弱变化的能力较弱,并且在信号传输过程中会发生误差。鉴于热敏电阻的特性曲线,需要使用较复杂的电路才能测量温度变化,检测周围环境温度的微小变化就更加困难。所以不选择第一种

对于第二种,虽然采用了热电偶和桥式电路使得对温度敏感性和误差有所改善,测量温度的范围也变大,上至1600摄氏度,下至零下50摄氏度,但是电路还是较复杂,而且敏感性虽然有所改善,却仍达不到本系统要求的标准。所以不选择第二种

对于第三种,高度集成化的温度传感器DS18B20,很大程度的降低了采集、放大、转换过程的误差因素,使得温度的误差变得非常小。DS18B20改变了感测温度的原理,和前两种方案有这极大的不同,使其分辨温度的能力非常高。DS18B20可以将温度值通过内部转换成数字直接输出,极大程度上简化了电路的设计,又因为DS18B20采用先进的技术,使得和单片机相接变得很简洁,而且抗干扰性好。所以选择第三种方案。

2.2控制核心

控制核心本来有两种选择方案,但由于控制部件选择电压比较电路时,采用的是热敏电阻或热电偶等,在前面温度控制的选择上不被采用,所以这种方案直接被放弃。另一种便是采用单片机作为控制核心。

当控制核心选择单片机,我们可以通过编写程序来检测温度,首先可以显示出温度传感器检测到的温度,其次用户可以自行设计温度的上下限,用程序来检测温度精确性比较高,可以检测到环境温度的微弱改变。本次采用的是STC89C51单片机,工作电压低,性高能,价格还低。