毕业设计-基于pid控制的智能风扇的设计

本科生毕业设计

题 目 基于PID控制的智能风扇的设计

作 者 姓 名

指 导 教 师

提 交 日 期

原创性说明

本人郑重声明：本人所交的论文是在指导教师的指导下独立进行研究所取得的成果。学位论文中凡是引用他人已经发表或未经发表的成果、数据、观点等均已明确注明出处。除文中已经引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。

本声明的法律责任由本人承担。

论文作者签名： 年 月 日

论文指导教师签名：

基 于PID 控 制 的 智 能 风 扇 的 设 计

摘要：

温控风扇在现代社会生产中以及人们的日常生活中都有特别广泛的应用，如工业生产的大中型机械散热系统中的风扇、现在笔记本电脑上的广泛应用的智能CPU风扇等。目前,PID控制算法的实质就是根据输入值与设定的标准值自己建的偏差值按照比例、积分、微分的函数关系进行运算，其运算结果用以输出控制。本设计以单片机作为控制器，设计利用温度传感器DS18B20作为温度采集元件，把采集到的温度，通过一个达林顿反向驱动器ULN2003A驱动风扇电机。通过对测到的温度与系统温度的比较实现风扇电机的自动启动和停止，采用PID算法来控制风扇的转速，并能根据温度的变化自动改变风扇的转速，同时用LCD1602显示检测到的温度与设定温度。本次设计当中，用PID算法控制电机的转动，可以使电机直接或间接输控制一个稳定的变量，来控制电机的转动。

关键词：80C51单片机； PID参数；达林顿反向驱动器ULN2003A

PID control of the smart fan design is based on

Liu Junxiu

(Gansu Tianshui Normal University Institute of telecommunications Liu Junxiu

741,000)

Summary:

Temperature-controlled fan in the production of modern society and people's

daily life has a special wide range of applications, such as industrial production of

medium-sized mechanical cooling system fan, now widely used on laptops smart

CPU fan. Currently, PID control algorithm is based on the substance of the standard

deviation of the input value and the set was to build their own operation in

accordance with proportional, integral and derivative of a function, the calculation

result to the output control. The design of single chip as a controller, designed by a

fan motor temperature sensor DS18B20 as the temperature acquisition device, to

collect the temperature, by a Darlington reverse drive ULN2003A drive. By

measuring the temperature and the system temperature is relatively automatic start

and stop of the fan motor, the use of PID algorithm to control fan speed, and can

automatically change the fan speed according to changes in temperature, while

using the LCD1602 display the detected temperature set temperature. The designs,

the rotation of the motor by PID control, motor control, directly or indirectly, a

stable output variable to control the rotation of the motor.

Keywords: 80C51 microcontroller; PID parameters; Darlington reverse drive

ULN2003A

摘要................................................................ 3

1 绪论............................................................. 1

1.1课题的背景与研究意义......................................... 1

1.2 论文研究的结构安排 .......................................... 2

2 . PID控制 ........................................................ 3

2.1 PID控制的特点............................................. 3

2.2 PID控制原理............................................... 3

2.2.1 位置式PID控制算法................... 错误！未定义书签。

2.2.2 PID控制的优缺点 ..................... 错误！未定义书签。

3. 各个模块的硬件选择.............................. 错误！未定义书签。

3.1 系统整体方案 ................................................ 6

3.2 方案论证 .................................................... 6

3.2.1 温度传感器的选择...................................... 6

3.2.2 控制核心的选择........................................ 7

3.2.3 温度显示器的选择...................................... 7

3.2.4 电机控制的选择........................................ 7

4 .电路设计......................................................... 8

4.1.1 单片机的定义......................... 错误！未定义书签。

4.1.2 89C51单片机内部结构 .................................. 8

4.1.3 单片机引脚说明：...................................... 9

4.2 各部分电路设计 ............................................ 10

4.2.1 电源电路设计......................................... 10

4 .2.2 按键电路设计........................................ 10

4.2.3显示电路设计 .......................................... 11

4.2.4定时电路设计 ..........................................

13

4.2.5 温度采集电路..........................................

14

4.2.6 电机驱动电路..........................................

15

5 软件设计.........................................................

17

5.1 程序设置 ..................................................

17

5.2 Keil uVision4的介绍.......................................

17

5.3 Protues的介绍............................................. 18

6 程序运行数据分析................................................ 23