编号：
CP-51-2021-060-LW
设计摘要：
该设计方案以STC89C52单片机设计为关键温度控制冷却风扇系统软件的技术研究。系统软件分为单片机设计最小系统，温度传感器DS18B20温度测量模块电源电路，无源蜂鸣器报警电路，L298N电机驱动器控制模块，用于操纵电机的额定功率，功能键输入功率电路，指示电源电路和电路。该设计方案以温度为研究对象，以温度传感器DS18B20作为输入数据信号，以L298N作为电动机驱动速度控制模块。根据功能键操作的阈值大小，将出现异常警报，并且显示屏将立即指示所收集的数据信息。
关键词：MCU设计；即时指示；温度感应器;电机驱动器速度控制。
字数：11000+
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目录
摘 要
ABSTRACT
第一章 前 言
1.1 研究的背景意义
1.2 文献综述
2 系统设计方案
2.1 整体设计方案
2.2 传感器方案选择
2.3 控制电路
2.3.1 单片机的选择
2.3.4 显示电路的选择
3 系统设计与分析
3.1 整体设计分析
3.2 输入电路分析
3.2.1 传感器电路分析
3.2.2 按键输入电路分析
3.3 输出电路分析
3.3.1 显示模块
3.3.2 电机驱动电路
3.3.3 报警电路
3.4 控制电路分析
3.4.1 单片机
3.4.2 复位和晶振电路
3.4.3 电源电路
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 仿真调试及实物测试
5.1仿真调试
5.1.1 仿真总体设计
5.1.2 温度检测及电机状态仿真测试
5.1.3 设置风速等级限定值仿真测试
5.2 实物制作与调试过程
5.2.1 电路焊接总图
5.2.2 各元器件接线总图
5.2.3 温度检测及电机状态实物测试
5.2.4 设置风速等级限定值实物测试
6 结论
参考文献
致 谢
附 录
第一章 前 言
1.1 研究的背景意义
随着时代的发展，智能控制开始进入人们的眼帘，和温度相关的智能产品也在不断地发展，其中风扇作为最基础的一款快速调节温度的家用电器自然也需要与时俱进。但电风扇却无法像空调一样随着室温调节周身温度，随着空调的成本的价格不断下降，现在家家户户都开始使用空调，导致使用电风扇的用户越来越少但是空调的大量和使用带来的是全球气温上升，北极冰川融化等全球危机，并且空调的过度使用给人体也带来了很多疾病，越来越多的人都患上了空调病。相比之下，电风扇耗能低，污染小，相比于空调带给人体的冲击小是很大的一个优势，并且仍然在电器行业占据很大一部分位置，但是为了让电风扇能够长久存在，其技术方面需要新的改变，来满足不同的人群需求。为了提高电风扇的市场竞争力，成为更多人的首要选择，使之在技术含量上有所提高，且更加安全可靠，智能电风扇随之被提出。
在生活中，温度的变化和人体的健康息息相关，空调调节温度很方便，电风扇在随时改变的温度下就显得功能单一。传统电风扇具有以下缺点:电风扇不能随着周围环境温度的改变而自动调节风速，这对于特殊的地区或者特殊的季节而言就是一个致命的缺点。尤其是在昼夜温差很大的时候，当人们在夜里熟睡时，原本因为白天炎热而开的大风档位，开始由于环境温度变低，逐渐出现弊端。不但会造成电力资源的浪费，同时在夜间容易引起生病。虽然传统的电风扇也有定时功能，但是几乎都是都是采用机械定时，因此会有一些机械运动的声音，晚上声音太大，会影响人们的休息，而且定时功能不够完善，无法满足用户的需要。
鉴于这些缺陷，本文设计了一种基于单片机的温控风扇系统，风扇温度控制系统可以根据环境温度的变化自动改变风扇的旋转速度，自动开启电风扇，不仅可以节省电力资源，而且在夜间温度低时关闭电风扇，确保用户健康，使得电风扇的使用更人性。另外，调温风扇系统广泛用于工业生产、日常生活，例如工业生产中大型机械设备的散热系统、或笔记本电脑的智能CPU风扇等基于单芯片的温度控制风扇的限制等，但能够根据周围温度自动启动或停止，根据温度变化实现旋转速度的自动调整，在现实生活中有非常广泛的应用，因此其设计具有一定的价值意义。
1.2 文献综述
由于当前的风扇无法显示室温和湿度。它还无法在指定的时间或室温下自动运行，因此，应该考虑可以克服这些有缺点的系统。C. Rori和R. Munir设计一种基于微控制器的温控风扇，该系统可以检测温度和湿度并将结果显示给应用程序的室温控制系统。控制系统用于控制风扇，以使室温仍然凉爽。系统将通过应用程序与用户交互，从而直接或根据温度和时间自动打开或关闭风扇。
当天气热的时候，使用风扇是一个更节能的选择，有些尽管如此，还是会出现一些问题，比如用户不在的时候忘记关机，风扇就开着，会导致电费增加，当在夜里觉得温度较低时，需要手动调节风速转速，引起不必要地麻烦。Keeratiburt 设计一种以ESP8266为微控制器，建立了智能风扇的控制系统，DHT22温度传感器和HC-SR04超声波传感器分别用于测量温度和检测用户，风扇可以根据温度的高低自动调节温湿度，同时当超声波传感器未检测到人时，自动关闭风扇，从而起到节省电力资源的效果。
风扇在当今人们生活中出现很多问题，随着现有技术的改进。Zairi Ismael Rizman设计了一种基于PIC的温控风扇系统，该设计介绍了自动切换电风扇的设计、结构、研制和控制。采用单片微型计算机作为自动风扇控制系统，将其功能升级为嵌入式自动化功能，电风扇将根据环境温度自动开启改变。系统从集成电路LM35中测量温度，并根据中的设定值控制风扇编程系统通过PIC16F876A显示温度，并将其显示在液晶显示器上，然后将温度与设定值进行比较。如果室温超过预设温度，风扇将开启。
针对复杂工作条件下温度多变的特点，戴胜伟和李艳林二人提出了一种应用于散热器的智能风扇控制方法。此方法使用AT89S52 和几个外围组件作为控制系统，并且具有两种控制模式。第一种模式下，控制系统对环境温度进行实时监测，并相应地改变风扇的旋转速度，提供高效的散热。另一种模式提供了一种使用远程红外控制手动实现相同目标的方法。通过实际操作，该系统显示出其有效性和稳定性。
但是上述系统的设计较为复杂，不易于操作，所需材料较多，所以总体成本较高，无法做到大众普及。本文设计了一种基于单片机的温控电风扇设计，主要运用STC89C52为主控核心，以LCD1602为主要显示器来显示温度变化。由“低”、“中”、“较高”、“高”四个档位来控制电机的转动。且有手动和自动两个模式来控制。通过DS18B20温度传感器检测到周围温度环境的变化，自动模式下，根据所设定的温度阈值，若超出或者低于所设定温度，通过PWM电机调速模块自动的控制风扇的风速大小或启停。相比于以上设计，本文的设计就更为简便易操作，成本低，消耗小，更加容易实现。
