基于单片机的智能散热器的设计与实现大学论文
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基于51单片机的智能温控风扇毕业设计引言智能温控风扇在现代生活中起着重要的作用。
它可以通过测量室内的温度来自动调节风扇的转速,以保持室内的舒适温度。
本文将讨论如何基于51单片机设计和实现一个智能温控风扇系统。
设计理念智能温控风扇的设计理念是通过传感器获取室内温度,并根据预设的温度范围调节风扇的转速。
这样可以避免人工的干预,提供更加便捷和节能的风扇控制方式。
硬件设计主要组成部分智能温控风扇系统主要由51单片机、温度传感器、风扇和驱动电路组成。
传感器选择为了获取室内的温度数据,我们需要选择一个适合的温度传感器。
常用的温度传感器有热敏电阻、热电偶和数字温度传感器等。
根据成本和精度的考虑,我们选择了热敏电阻作为温度传感器。
驱动电路设计为了控制风扇的转速,我们需要设计一个合适的驱动电路。
这个电路将接收来自51单片机的控制信号,根据信号的不同来调节风扇的转速。
驱动电路的设计需要考虑风扇的功率需求和控制的精度。
软件设计系统架构智能温控风扇的软件设计主要包括两个部分,嵌入式软件和上位机软件。
嵌入式软件负责采集温度数据、控制风扇的转速和与上位机进行通信。
上位机软件负责设置温度范围和显示温度数据。
嵌入式软件实现嵌入式软件使用C语言编写。
它首先初始化温度传感器和串口通信,然后循环读取温度数据并根据设定的温度范围来控制风扇的转速。
当温度超过设定的上限或下限时,嵌入式软件将发送一个报警信号给上位机。
上位机软件实现上位机软件使用图形界面来设置温度范围和显示温度数据。
它可以与嵌入式软件通过串口进行通信,接收嵌入式软件发送的温度数据,并根据设定的温度范围来显示相应的状态。
实验结果通过实验测试,我们成功实现了基于51单片机的智能温控风扇系统。
该系统可以准确地测量室内温度并根据设定的温度范围自动调节风扇的转速。
在正常使用情况下,系统运行稳定,功能完善。
结论本文介绍了基于51单片机的智能温控风扇的设计和实现。
通过对硬件和软件的详细讨论,我们成功实现了一个能够自动调节风扇转速的智能温控风扇系统。
散热器毕业设计篇一:散热器单片机控制系统设计毕业设计摘要近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统检测日新月益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面的知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,以作完善。
本系统是以单片机的基本语言汇编语言来进行软件设计编程的,其指令的执行速度快,节省存储空间。
为了便于扩展和更改,软件的设计采用模块化结构,使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。
使硬件在软件的控制下协调运作。
根据本温度系统的设计要求,该系统是由单片机和温度传感器于一体的综合设计。
它是以AD590集成温度传感器作为采集器、8051为主控制器、ADC0809为A/D转换器对温度进行控制。
另外,由于系统要实现人工智能化,就必须又对温度进行设定,所以还需要设计键盘与单片机系统进行沟通。
关键词单片机;散热器;AD590AbstractIn recent years, with the rapid development of science and technology, the application of SCM is continuously, while driving to the deepeningtraditional testing new month jether updates. In real-time detection and automatic control of microcomputer application system, microcontroller is often as a core component to use, only microcontroller aspects of knowledge is not enough, should according to specific hardware structure, and the view of the specific application object characteristics of software combines, make the perfect. This system based on SCM's basic language assembler language for software design and programming, the instruction execution speed, save storage space. To facilitate the expansion and change, the design of software modular structure, make the program design of logical relationship more concise. Let hardware in the software under the control of the harmonious operation.According to the design requirements of this temperature system, this system is by single-chip microcomputer and temperature sensor in an integrated design. It is integrated temperature sensor AD590 as collector, the 8051 primarily controller, ADC0809 for A/D converter for temperature control. In addition, due to the system to realize the artificial intelligence,we must again to temperature setting, so also needs to be designed keyboards and single-chip microcomputer system to undertake communication.Key words microcontroller radiator AD590 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
毕业设计(论文)题目:基于单片机的智能散热器的设计与实现院系:信息与控制学院专业:班级学号:学生姓名:指导教师:成绩:2012年月日摘要笔记本电脑,便于携带,体积小,而且它的功能满足大多数人的需要,随着科学技术的近步带来的成本下降,笔记本的价格也为大多数人所接受。
随着使用笔记本人数的增加,笔记本的各种问题也暴露出来,除了性价比之外,最关心的莫过于散热。
笔记本在性能与便携性对抗中,散热成为最关键的因素,笔记本散热一直是笔记本核心技术中的瓶颈。
有时笔记本电脑会意外的死机,一般就是系统温度过高导致。
为了解决这个问题,人们设计了散热底座,可以使笔记本产生的热量尽快的扩散到电脑外部,不影响笔记本的使用功能,不会使电脑的线路出现腐蚀现象,保证笔记本电脑的正常工作。
好的底座可以很大的延长笔记本电脑使用寿命。
本设计针对散热问题做了深入的探讨,并设计出一套基于单片机控制的智能散热底座,综合了成本和性能等相关因素,采用了STC公司以STC90C51核心搭建了该系统。
在本着成本控制和推向市场的前提下,文中的电路简约而易于批量生产,在完成散热功能和最少成本的前提下达到了节能和智能。
关键词:散热底座;单片机;智能控制ABSTRACTNotebook computer is portable and small, and its functions could meet the needs of the majority, with the developing of science and technology, the cost decline, and the price of the laptop base to be acceptable to most people. But with the increase in the number of using the laptop people, they exposed various problems, in addition to cost, people always concerned about dissipating heat extremely. In the confrontation of the laptop’s performance and portability, the most critical factor is dissipating heat, and laptop’s dissipat ing heat has been the bottleneck of the core technology. Sometimes it end up unexpected, it is always because of that the system temperature is too high. To solve this problem, people have designed heat dissipation base, the heat can remove from the laptop to the outside as quickly as possible, it does not affect the use of laptop, and its electronic line will not be eroded, to ensure the normal operation of laptop. A good base could extend the life of laptop.This design makes an in-depth discussion about heat dissipation, and design a microcontroller-based intelligent control of cooling base, synthesize cost and performance and so on, using the core STC90C51 Corporation built the system. Under the premise of cost and market, the circuit in this design is simple and easy-to-volume production, it can be intelligent and energy-saving under the premise of heat dissipation and minimum cost.Key Words:cooling base; micro control unit; intelligent control目录摘要 (I)1 引言 (1)1.1 系统研景究背 (1)1.2 散热原理和方式 (1)1.3 笔记本散热底座设计 (2)1.3.1 散热底座的材料 (2)1.3.2 散热底座的性能 (2)2 系统方案论证 (3)2.1 系统框图 (3)2.2 各模块方案论证 (3)2.2.1 控制器的选择 (3)2.2.2 温度采集器件的选择 (4)2.2.3 电机及其驱动器的选择 (4)3 系统硬件设计 (6)3.1 单片机STC90C516 RD+ (6)3.1.1 芯片特点 (6)3.1.2 引脚功能图 (6)3.2 温度传感器电路 (8)3.2.1 芯片DS18B20介绍 (8)3.2.2 DS18B20的主要特性 (10)3.2.3 18B20的初始化 (11)3.2.4 DS18B20的写操作 (11)3.2.5 DS18B20的读操作 (11)3.3 直流电机驱动电路 (12)3.3.1 三极管简介 (12)3.3.2 直流电机简介 (12)3.3.3 直流电机驱动电路 (13)3.4 串口通信电路 (13)3.4.1 串口通信介绍 (13)3.4.2 芯片MAX232介绍 (14)3.4.3 MAX232电路连接图 (14)3.5 电源电路 (15)3.5.1 电源芯片介绍 (16)3.5.2 电源芯片连接电路 (16)3.6 1602电路 (17)3.6.1 1602芯片介绍 (17)3.6.2 基本操作时序 (18)3.6.3 RAM地址映射图 (18)3.6.4 LCD1602的初始化 (19)3.6.5 显示开/关光标设置 (20)3.6.6 数据控制及其他设置 (20)4 系统软件设计 (21)4.1 编程语言简介 (21)4.2 单片机程序设计 (22)4.2.1 总程序流程图 (22)4.2.2 温度采集子程序流程图 (23)4.3 软件调试 (24)4.4 系统硬件调试 (24)4.5 调试问题及解决方法 (25)结论 (26)致谢 .................................................................................................... 错误!未定义书签。
基于单片机的智能手机散热系统设计摘要散热器在日常生活中很常见。
单片机具有集成度高、体积小、功能强、可靠性高、价格低廉等优点,广泛应用于工业测控、智能设备、网络通信、家用电器等领域。
在对热勘探进行详细论述的基础上,采用单片机控制。
一组智能散热器的设计是将STC89C52单片机集成到STC公司,以成本和性能为核心,控制器向温度传感器DS18B20发出指令,对温度传感器进行采集和处理,当温度达到一定值时,单片机使风扇旋转散热,当温度达到一定值时,通过按键设定温度参考值,手机可以稳定在温度以下。
关键词:单片机,智能散热,温度感应,Keil Uvision1 绪论1.1 系统开发背景随着科学技术的发展,导弹导航设备、飞机上不同设备的控制、网络通信和数据传输已经渗透到不同的领域,工业自动化的实时控制和数据处理,广泛应用于各种智能地图、汽车、地铁、公共汽车等,智能手机、摄像头等安防系统与单片机紧密相连,自动控制领域也有机器人、智能设备和医疗设备。
本文设计的智能散热器采用单片机控制实时温度传感器,LCD电路控制直流发动机转速,LCD电路根据外界温度的变化改变散热器转速。
由于不适合运行,而且往往没有智能化的冷却底座来控制触头的温度变化,因此本设计具有实用价值。
1.2 散热原理和方式散热实际上是传导、对流、辐射和其他方法的传热过程。
一般来说,移动电话的空冷的主要技术包括移动电话的内部和外部冷却。
在手机散热的应用中,空气冷却还是主要的冷却方法。
冷却方法有很多:风扇、热管和散热器的组合。
目前,许多手机都使用铝镁合金壳,这在散热方面也起到了一定的作用。
一般来说,手机冷却非常重要的是电话,或是吸入,或是吹,底部有热口。
在设计手机的时候,散热性的问题也被考虑,虽然用脚垫提高了机身,但是温度太高的话会比较消耗。
基于移动电话的冷却原理有两种:1.热传导的原理是由热传导原理实现的。
手机的底部设有塑料和金属制的冷却基地,可以拿起手机,促进空气循环和散热,实现散热效果。
基于51单片机智能温控风扇一、设计目的生活中我们经常能用到智能温控风扇,比如夏天家里用来吹凉散热的智能风扇,工业生产中用的温控风扇,还有在电脑主机上的散热风扇,随着温控技术的进步,为了减少风扇转动时产生的噪音以及节省电量等,温控风扇越来越受到重视并被广泛的应用。
现在单片机在各个不同的领域广泛应用,有了许多以单片机作控制的温度控制系统,比如基于单片机控制的温控风扇系统。
它可以使风扇根据周围环境的温度而变化,可以全自动化的开始停止。
使智能温控风扇更加便利安全。
它的出现为现在的人们生活带来了诸多方便,不仅提高了人们的生活质量、安全同时还能节约省电。
二、设计思路本设计的整体思路是:利用温度传感器DS18B20检测环境温度并直接输出数字温度信号给单片机AT89C52进行处理,在LED数码管上显示当前环境温度值以及预设温度值。
其中预设温度值只能为整数形式,检测到的当前环境温度可精确到小数点后一位。
同时采用PWM脉宽调制方式来改变直流风扇电机的转速。
并通过两个按键改变预设温度值,一个提高预设温度,另一个降低预设温度值。
系统结构框如图2-1所示。
图2-1温度传感器三、设计过程3.1系统方案论证本设计要实现风扇直流电机的温度控制,使风扇电机能根据环境温度的变化自动启停及改变转速,需要比较高的温度变化分辨率以及稳定可靠的换挡停机控制部件。
3.2模块电路设计3.2.1DS18B20单线数字温度传感器简介DS18B20数字温度传感器,是采用美国DALLAS半导体公司生产的DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成,它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点,可直接将温度转化成串行数字信号供处理器处理。
适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。
DS18B20的主要特征:测量的结果直接以数字信号的形式输出,以“一线总线”方式串行传送给CPU,同时可传送CRC校验码,具有极强的抗干扰纠错能力;温度测量范围在-55℃~+125℃之间,在-10℃~+85℃时精度为±0.5℃;可检测温度分辨率为9~12位,对应的可分辨温度分别为0.5℃,0.25℃,0.125℃和0.0625℃,可实现高精度测温;它单线接口的独特性,使它与微处理器连接时仅需一条端口线即可实现与微处理器的双向通信;支持多点组网功能,即多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,实现组网多点测温的功能;工作电压范围宽,其范围在3.0~5.5V[3]。
摘要智能风扇控制技术,是目前在家电应用方面比较前沿的技术。
电风扇是一种比较普及的家电,它与智能控制器技术相结合,实现了智能控制,这类功能优化更新对于智能控制技术发展特别有意义,为我们的日常生活提供了更多方便。
风扇的智能控制技术主要体现在这几方面:利用按键来实现风扇工作时间及风速的控制;周围温度来控制风扇的风速,实现实时自动调节风速,且可显示周围的温度;语音控制风扇的工作与否,这样可以节约能源;以及基于红外技术来实现对风扇的控制,它主要体现在较远距离的遥控控制;等等。
新型传感器的应用来实现对风扇的控制有着重大作用。
从目前应用来看,以后智能控制技术将有更大的发展前景。
此设计是以AT98S52 单片机为控制器,以两个按键为控制键(不包括复位键),来实现风速和工作时间的调节。
采用4位数码管来显示剩余的工作时间;两个按键功能是:按键1实现风速的选择;按键2实现工作时间的设定。
分别用两个电机来分别模拟电风扇电机和模拟风扇摇头机构。
关键词:单片机、智能、PWM、按键。
AbstractIntelligent fan control technology is more cutting-edge applications in appliance technology. Electric fan is a relatively popular home appliances, which combined with the intelligent controller technology to realize intelligent control, optimization of these features updated intelligent control technology for the development of special meaning for our daily lives provides more convenience. Intelligent fan control technology is mainly reflected in these aspects: the use of buttons to achieve the working time and the fan speed control; ambient temperature to control the fan speed, real-time automatic adjustment of wind speed, and can display the ambient temperature; voice control the work of the fan or not, this can save energy; and based on infrared technology to achieve control of the fan, which is mainly reflected in the more remote the remote control; and so on. The application of new sensors to achieve the control of the fan has a significant role. Applications from the current point of view, the future intelligent control technology will have greater prospects for development.This design is based on AT98S52 microcontroller as the controller, with two buttons to control the key (not including the reset button), to achieve the regulation of wind speed and working hours. 4-bit digital tube used to display the remaining hours of work; two key functions are: key to achieve a speed choice; buttons to achieve two hours of work settings. Two motors were used to simulate electric fan motor respectively, and analog fans shaking their heads institutions.Key words: Microcontroller;Smart;PWM; Keys目录1 智能风扇总体设计 (1)引言 (1)智能风扇总体介绍 (1)本章小结 (2)2 驱动与电路设计 (3)单片机简要介绍 (3)单片机内部电路简要介绍 (4)P0口内部电路 (4)P1口内部电路 (6)P2口内部电路 (6)P3口内部电路 (7)时钟电路与复位电路 (8)显示模块电路设计 (9)电机驱动模块设计 (10)模拟调速电机设计 (10)模拟摇头电机设计 (11)时间报警设计 (12)按键模块 (12)本章小结 (13)3 智能风扇软件设计 (14)软件设计思路 (14)程序前序 (14)主程序流程图 (14)延时子程序 (15)显示子程序 (15)按键子程序 (17)PWM子程序 (19)定时器子程序 (20)摇头子程序 (21) (21)程序前序 (21)主程序 (22)延时程序 (24)显示程序 (24)按键程序 (27)PWM子程序 (28)定时子程序 (31)摇头程序 (32)软件调试 (33)本章小结 (33)4 测试软硬件性能 (34)工作电源 (34)两种状态切换 (34)PWM脉宽设定 (34)功能测试 (34)本章小结 (35)5 设计总结 (36)设计亮点 (36)设计可改进的方面 (36)参考文献 (37)附录 (38)致谢 (48)1 智能风扇总体设计引言随着科技的发展与技术的进步,今天我们的周围多了许多的智能控制用品,它们不仅功能强大、体积小、工作稳定、精度高、操作简单,价格低廉,更重要的是它们采用的新工艺、新材料,功耗更低,符合时代节约能源的理念。
基于51单片机智能风扇控制系统的设计与实现摘要:随着气温的逐渐上升,风扇的需求量也逐渐扩大。
传统风扇不能根据外界温度的变化对风扇转速快慢进行调整,也不能对风扇的开关与否进行自动控制,这将会损耗大量的电力资源。
针对这些问题,开发设计了智能风扇控制系统。
该系统以STC89C51RC单片机最小系统为核心,利用DS18B20温度采集模块,LCD 1602显示屏、L298N电机驱动模块、HC-SR501人体感应模块、舵机控制模块、ESP8266 WIFI控制模块组成智能风扇控制系统。
当有人进入室内, HC-SR501人体感应模块会监测到有人出现,同时DS18B20温度采集模块将采集到的温度与系统开始设置的阈值做比较,并将采集到的温度数据显示在LCD 16 -02显示屏上。
当室温高于所设置的温度且有人存在的情况下,风扇将会自动吹风;当温度低于所设置的温度时风扇仍保持关闭状态。
该系统采取了三种工作方式,第一种工作方式为按键控制,从左至右按键功能依次为摇摆、红外、定温、定时。
第二种工作方式为红外遥控器控制,在遥控器上按下相应的功能按键,即可控制风扇。
第三种工作方式为手机终端APP控制,通过手机客户端实现风扇的自动启动和停止,旋转方向,改变风扇的转速等。
关键词:STC89C51RC单片机;智能风扇;人体感应;keil Uvision;Intelligent Fan Control System Basedon 51 Single Chip Design and Implementation Abstract:With the gradual rise in temperature, the demand for fans has gradually expanded. However, the traditional fan can not adjust the speed of the fan according to the change of the outside temperature, and can not control the fan switch automatically. In response to this problem, we will develop intelligent control system of the fan.The system is based on the minimum system of the STC89C51RC MCU.The intelligent fan control system is composed of DS18B20 temperature acquisition module, LCD 1602 display, L298N motor drive module, HC-SR501 human body induction module, steering control module and ESP8266 WIFI control module. When the person enters the room, the human body infrared sensor module will detect people, while the DS18B20 temperature acquisition module will collect the temperature and the system begins to set the threshold to compare, and the collected temperature data is displayed on the LCD 1602 display. When the room temperature is higher than the set temperature and someone exists, the fan will automatically blow; when the temperature is lower than the set temperature ,the fan will still turn off . The system takes three kinds of work, the first work for the key control, from left to right button function in order of swing, infrared, fixed temperature and timing. The second mode of operation for the infrared remote control, press the corresponding function button on the remote control, you can control the fan. The third type of work for the mobile terminal APP control, through the mobile client to achieve automatic fan start and stop, rotation direction, change the fan speed and so on.Key words: STC89C51RC Single-Chip; Intelligent Fan; Human Infrared Sensor Module; Keil Uvision ;目录一、论文(设计)正文 (1)1绪论 (1)1.1系统开发的背景 (1)1.2系统开发的目的和意义 (1)1.3国内外研究现状 (2)1.3.1国内研究现状 (2)1.3.2国外研究现状 (2)1.4主要研究内容 (3)2系统分析 (4)2.1可行性分析 (4)2.2系统需求分析 (5)2.2.1功能需求分析 (5)2.2.2性能需求分析 (6)2.2.3系统实现方式 (7)3系统硬件设计 (9)3.1系统概述 (9)3.2单片机最小系统电路 (9)3.2.1 STC89C51RC单片机简介 (9)3.2.2 STC89C51RC单片机常用寄存器 (10)3.3 LCD 1602显示屏模块 (11)3.4 DS18B20温度传感器模块 (12)3.4.1 DS18B20温度传感器的特性 (12)3.4.2 DS18B20温度传感器的电路实现 (13)3.5红外遥控模块 (13)3.6 HC-SR501人体感应模块 (14)3.6.1 HC-SR501人体感应模块工作原理 (14)3.6.2 HC-SR501人体感应模块特性 (14)3.6.3 HC-SR501人体感应模块的电路实现 (15)3.7舵机控制模块 (16)3.7.1舵机的特性 (16)3.7.2舵机控制模块工作原理 (17)3.8 ESP8266 WIFI控制模块 (17)3.8.1 ESP8266 WIFI控制模块特性 (18)3.8.2 ESP8266 WIFI控制模块AT指令 (18)3.9系统其它电路 (21)3.9.1复位电路 (21)3.9.2晶振电路 (22)3.9.3开关电路 (22)3.9.4按键电路 (23)3.9.5 DS1302时钟芯片电路 (23)3.9.6 L298N电机驱动电路 (24)4系统软件设计 (25)4.1程序语言及开发环境 (25)4.2主程序 (25)4.3 LCD 1602显示屏控制程序 (26)4.4 DS18B20温度监测控制程序 (27)4.5红外遥控控制程序 (29)4.6 HC-SR501人体感应控制程序 (30)4.7 舵机控制程序 (31)4.8 ESP8266 WIFI控制程序 (32)5系统功能实现与测试 (34)5.1系统显示界面与实物图 (34)5.2LCD 1602显示屏的测试 (34)5.3 DS18B20温度传感器的测试 (35)5.4红外遥控器的测试 (35)5.5 HC-SR501人体感应的测试 (36)5.6舵机控制测试 (37)5.7 ESP8266 WIFI测试 (38)6总结 (39)参考文献 (40)谢辞 (41)二、附录 (42)宝鸡文理学院本科毕业设计开题报告 ............................. 错误!未定义书签。
基于单片机的智能温控风扇系统设计一、本文概述随着科技的快速发展,智能家居系统在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
其中,智能温控风扇系统作为智能家居的重要组成部分,通过自动调节风速和温度,为用户提供舒适的室内环境。
本文旨在探讨基于单片机的智能温控风扇系统的设计与实现。
本文首先介绍了智能温控风扇系统的背景和意义,阐述了其在现代家居生活中的重要性和应用价值。
接着,文章详细分析了系统的总体设计方案,包括硬件平台的选择、软件编程的思路以及温度控制算法的实现。
在此基础上,文章还深入探讨了单片机在智能温控风扇系统中的应用,包括单片机的选型、外设接口的设计以及控制程序的编写。
文章还注重实际应用的可行性,对智能温控风扇系统的硬件电路和软件程序进行了详细的说明,包括电路原理图的设计、元器件的选择以及程序的调试过程。
文章对系统的性能和稳定性进行了测试和分析,验证了系统的有效性和可靠性。
通过本文的阐述,读者可以全面了解基于单片机的智能温控风扇系统的设计和实现过程,为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
本文也为智能家居系统的发展提供了新的思路和方法。
二、系统总体设计智能温控风扇系统的设计旨在实现根据环境温度自动调节风扇转速的功能,从而提高使用的舒适性和能源效率。
整个系统以单片机为核心,辅以温度传感器、电机驱动模块、电源模块以及人机交互界面等组成部分。
在总体设计中,首先需要考虑的是硬件的选择与配置。
单片机作为系统的核心控制器,需要选择运算速度快、功耗低、稳定性高的型号。
温度传感器则选用能够精确测量环境温度、响应速度快、与单片机兼容的型号。
电机驱动模块负责驱动风扇电机,需要选择能够提供足够驱动电流、控制精度高的模块。
电源模块需要为整个系统提供稳定可靠的电源。
人机交互界面则用于显示当前温度和风扇转速,同时提供用户设置温度阈值的接口。
在软件设计上,系统需要实现温度数据的采集、处理与传输,风扇转速的控制,以及人机交互界面的管理等功能。
摘要本文介绍一种基于单片机温控风扇的控制系统设计方案。
巧妙地利用单片机技术,可控硅技术,温度传感器技术。
硬件系统采用AT89C51作为微处理器,利用DS18B20对室内温度的探测并适时显示当前温度值,通过控制可控硅的导通,从而实现对电风扇进行温度调速控制。
软件系统则采用模块设计即主程序,键盘控制程序,温度显示程序,电机调速程序。
文中给出AT89C51为核心的电路设计主体软件设计,着重讨论温控相关程序的设计并给出流程图和相关程序。
关键词:AT89C51;DS18B20;仿真,电机调速,温度显示AbstractThis paper introduces a control based on single-chip microcomputer control system design scheme of the fan. Ingenious of single chip microcomputer, thyristor technology , the temperature sensor technology.Hardware system AT89C51 as microprocessors , use of indoor temperature detection DS18B20 and display the current controlled temperature, through the control of conduction, so as to realize the fan speed control of temperature. Software system is a modular design which main program, keyboard control procedures, temperature display program, motor speed program. Given the circuit design as the core of AT89C51 main software design, emphatically discusses the design and temperature control procedures are flowchart and relevant procedure.Keywords: AT89C51, DS18B20, Simulation, motor speed, temperature display目录第1章引言 (3)1.1 课题的设计要求 (3)1.2 课题的设计目的和意义 (3)第2章系统主要硬件电路设计 (4)2.1 总体硬件设计 (4)2.1.1 AT89C51介绍及说明 (4)2.1.2 AT89C51主要特性及引脚说明 (5)2.2 数字温度传感器模块设计 (8)2.2.1 DS18B20介绍 (8)2.2.2 DS18B20的功能及使用说明 (9)2.2.3 DS18B20寄存器的存储器及格式 (10)2.2.4 DS18B20使用注意事项 (11)2.3 键盘输入模块 (11)2.3.1 键盘的选择与原理 (11)2.3.2 键盘电路 (12)2.4 温度显示与控制模块 (13)2.4.1 LED显示灯介绍 (13)2.5 电机调速与控制模块设计 (14)2.5.1 电机调速原理 (15)2.5.2 电机控制模块硬件设计 (16)第3章软件设计与说明(包括流程图) (18)3.1 系统方案设计 (18)3.2 主要程序流程图 (18)3.2.1 主程序流程图 (18)3.2.2 数字温度传感器模块程序流程图 (19)3.2.3 显示程序流程图 (21)3.2.4 电动机程序设计原理以及流程图 (21)第4章调试步骤、结果、使用说明 (23)第5章设计总结 (24)附录A 系统原理图 (25)附录B 程序清单 (25)参考文献 (34)第1章引言1.1 课题的设计要求本课题要求以单片机为核心设计一个智能风扇控制器,具备倒数计时、时间修改、实时显示温度、预设关机温度、预设报警温度等功能。
第1节引言 (2)智能电风扇控制系统概述 (2)本设计任务和主要内容 (2)第2节方案论证 (4)温度传感器的选用 (4)控制核心的选择 (4)显示电路的选择 (5)第3节系统主要硬件电路设计 (6)数字温度传感器模块设计 (6)电机调速与控制模块设计 (6)电机调速模块设计 (9)温度显示与控制模块设计 (12)键盘模块设计 (14)第4节程序设计与仿真 (16)数字温度传感器模块程序设计 (16)显示模块程序流程 (19)电机调速与万年历程序流程 (23)按键总控制流程 (26)主程序 (38)第5节成品调试 (38)静态测试 (38)联机调试 (38)结束语 (39)参考文献 (41)基于单片机的智能电风扇控制系统第1节引言电风扇曾一度被认为是空调产品冲击下的淘汰品,其实并非如此,市场人士称,家用电风扇并没有随着空调的普及而淡出市场,近两年反而出现了市场销售复苏的态势。
其主要原因:一是风扇和空调的降温效果不同——空调有强大的制冷功能,可以快速有效地降低环境温度,但电风扇的风更温和,更加适合老人儿童和体质较弱的人使用;二是电风扇有价格优势,价格低廉而且相对省电,安装和使用都非常简单。
尽管电风扇有其市场优势,但传统电风扇还是有许多地方应当进行改良的,最突出的缺点是它不能根据温度的变化适时调节风力大小,对于夜间温差大的地区,人们在夏夜使用电风扇时可能遇到这样的问题:当凌晨降温的时候电风扇依然在工作,可是人们因为熟睡而无法察觉,既浪费电资源又容易引起感冒,传统的机械定时器虽然能够控制电风扇在工作一定后关闭,但定时范围有限,且无法对温度变化灵活处理。
鉴于以上方面的考虑,我们需要设计一种智能电风扇控制系统来解决这些问题。
智能电风扇控制系统概述传统电风扇是220V交流电供电,电机转速分为几个档位,通过人为调整电机转速达到改变风力大小的目的,亦即,每次风力改变,必然有人参与操作,这样势必带来诸多不便。
本设计中的智能电风扇控制系统,是指将电风扇的电机转速作为被控制量,由单片机分析采集到的数字温度信号,再通过可控硅对风扇电机进行调速。
目录摘要 (2)关键词 (2)Abstract (2)Keywords (2)引言 (3)1 智能散热器系统总体设计 (4)1.1 智能散热器系统的设计原则 (4)1.2 智能散热器系统的总体方案设计 (4)2 智能散热器的主要元件选型及参数 (5)2.1 温度传感器DS18B20 (5)2.2 1602液晶显示屏 (5)2.3 单片机STC89C52 (6)2.4 固态继电器(SSR) (7)3 智能散热器的硬件设计与实现 (6)3.1 单片机控制模块 (6)3.2 温度检测模块 (7)3.3 温度显示模块 (9)3.4 电机驱动模块 (10)3.5 温度设定模块 (11)3.6 报警模块 (11)4 智能散热器的软件设计与实现 (12)4.1 编写语言选择 (12)4.2 主程序流程图 (12)4.3 按键软件设计 (13)4.4 温度采集软件设计 (14)5 总结与展望 (15)5.1 总结 (16)5.2 展望 (16)参考文献 (17)附录A (17)附录B (21)附录C (22)附录D (27)致谢 (30)基于单片机的智能散热器的设计与实现摘要:在众多工业控制中,温度控制是必不可少的组成部分,散热器则是其中最重要的一环。
本设计介绍了基于单片机AT89C52的智能散热器的设计与在工业领域的实现,采用了DS18B20温度传感器测量温度数据,LCM1602液晶显示实时温度,按键设定温度。
当温度高于设定的上限值时,单片机控制继电器启动抽风机;当实时温度低于温度上线值时自动停止降温。
本散热器具备能耗低可靠性强,抗干扰能力强,方便使用等特征。
关键词:温度控制;散热器;液晶显示The Design and Implementation of Intelligent RadiatorBased on MCUStudent majoring in automationTutorAbstract:In many industrial control, temperature control is an essential component, the radiator is one of the most important. This design introduced the intelligent design based on MCU AT89C52 radiator and implementation in industrial field. The temperature data of DS18B20 temperature sensor for measuring , LCM1602 liquid crystal display real-time temperature, temperature setting by button, when the temperature is higher than the set threshold value, SCM control relay start fan; when the temperature is lower than the temperature the value of real-time on-line automatic stop cooling. The radiator has low energy consumption and high reliability, strong anti-interference ability, easy to use features.Keywords:Temperature control; The radiator. Liquid crystal display引言近年来,随着社会的发展,工业化进程加快,机器广泛应用于工厂。
测量以及控制温度的变化越来越关键,而散热器则是其中的重要环节。
为了解决工厂机器长时间工作导致温度升高,工作效率下降而严重影响产品成本这一系列问题,设计了基于单片机的智能散热器。
使机器工作的温度环境得到了稳定,不但降低了能源消耗的成本而且提高了工作效率。
在工业生产中,机械内部多数使用集成的电路。
大家都知道,持续的高温是集成电路的问题。
温度长时间过高不光会致使机器运转不稳定,缩短使用寿命,毁坏某些部件,甚至会引发火灾,对生命财产造成很大危害。
因此,一套稳定的散热系统就尤为重要。
温度是消费生活中最根本的物理量,它代表的是物体的冷热水平。
在生产过程中,一些物理和化学反应都和温度严密联系在一起。
一般在车间的生产过程中, 如何避免过度的温度一直是重要的研究课题,都非间接地关系到生产效率的提高、产品质量的进步、能源的节约等重大技术经济指标相联系。
因此,智能散热器在社会各个领域中都受到了很大的重视与欢迎。
在实际的生产中,因为系统内部与外界热传递是不容易控制的,其他外部条件的影响也是不容易计算的,所以,温度的升高往往受到很多外部条件的影响。
依据热力学第二定律,两个温度不异的物体之间是实现热平衡的,而在生产中,由于机器工作产生的大量热量远远高于其本身所处环境,利用这一特点,我们只需加快系统内部温度与外部环境的热传递即可,所以本设计采用抽风式散热,既节约了成本又达到了高效散热的功能。
测量温度在理论上发展相对比较成熟,但是在实际生活中,如何确保快速地对温度进行收集测量,确保数据精确,并且对所测机器内温度进行可靠的控制,目前还是需要解决的问题。
所以,温度散热技术包含测量温度和控制温度两类。
在测量温度,接触温度发展的早期,恒温控制对象的温度恒定在一定范围内,且要求稳态误差不能超过某特定值,因此本设计温度传感器选用广泛应用的DS18B20,它能够准确的测得系统内部真实温度,非常适合散热器使用,这个检测方法的特点是:容易、可靠、便宜、测量准确。
控制温度的技术也可分为两种:动态与非动态温度的控制,跟踪达成非静态温度的控制目标是实现被控制对象的温度变化的数据按照以前设定好的弧线进行转变。
本文所阐述的基于单片机的智能散热器就是要实现对机器系统内的散热,因此,本设计仅讨论恒值温度的控制。
本散热器应用的是以AT89C52单片机为主的芯片,最终完成了温度实时显示、智能散热的功能。
单片机AT89C52可以按照温度传感器所采集的温度数据来控制抽风器散热,从而成功处理了机器温度过高而引起的生产效率低下、使用寿命缩短等问题。
在温控开关被开启的情况下,当温度过高时,控制模块会自动启动抽风器进行抽风散热;若温度继续升高则亮起红灯,与此同时进行语音报警,提示散热系统故障,散热器自动切断机器电源避免烧毁部件。
1 智能散热器系统总体设计1.1 智能散热器系统的设计原则在智能散热器硬件与软件设计的同时,首先应考虑的是以后方便操作与维护,由于散热器的工作环境非常苛刻,对本系统的抗干扰性有很大要求,于是我们采用DS18B20作为衡量温度的元件。
在工作人员的日常工作中,应尽量减少对工作人员专业知识素养的要求,这样就有利于该散热器的推广与使用,大大增强了使用价值,因此,在设计时尽量减少人机交互接口,使用时尽量避免人为操作。
所以本散热器设计按照以下原则:(1)系统抗干扰能力强基于本散热器应用范围为工厂机器内部,工作环境非常苛刻,对系统的每一个模块都应以高抗干扰性为原则,而单片机AT89C52的高抗干扰性毋庸置疑,在其余模块中均使用稳定高抗元件。
(2)系统操作性高由于散热器应用于工厂应尽量增强其操作性能,方便工作人员维护与操作。
增加系统的内置操作使用时多采用简化的方法。
(3)系统性价比高单片机之所以被广泛应用,最重要的是因为其体积小、功耗低,性价比非常高。
在设计时能保证较高性能外,又降低了成本,增强了市场竞争力。
在设计时应尽量让电路简单,在保证机能的前提下用软件功效取代硬件功能。
1.2 智能散热器系统的总体方案设计本系统的温度检测传感器选用DS18B20,控制中枢利用AT89C52单片机最小系统,散热方式为抽风式散热,温度显示则应用1602液晶显示屏。
智能散热器系统主要包括控制模块、温度测量模块、人机显示模块、温度上线设置模块、电机驱动模块、警报模块等六大部分。
本智能散热器的总体方案设计如图1-1所示。
图1-1 系统总体方案设图单片机控制模块温度显示模块电机驱动模块温度检测模块温度设定模块报警 模 块2 智能散热器的主要元件选型及参数2.1 温度传感器DS18B20DALLAS半导体公司推出的第一片服从“一线总线”的温度传感器,它有很多特色,其中耗能低,体积小,抗干扰能力强尤为突出,容易搭配微处理器,广泛应用于社会的生产生活中。
DS18B20把温度信号转换为数字信号传输到处理器,它的测温误差在0.5℃左右,可以测量-55~125℃的温度范围。
DS18B20可编程分辨率为9 ~ 12,对应的温度分辨率为0.5℃,0.25℃,0.125℃和0.0625℃。
与热电偶传感器相比可以实现高精度的温度测量,温度测量中占据主要地位,因此,本智能散热器利用DS18B20进行温度的实时监控。
DS18B20里面有一个9字节高速存储位,用于储存传送回来的温度数据。
在传感器之中,前面两个是测到的温度数据,第1、2字节分别是温度的低八位和高八位,第3个则是温度的上限值TH,第4字节是温度下限TL,第5字节是传感器的结构寄存器,在每一次上电过程中,这些字节会被单片机刷新,第6、7、8这三个字节用于内部计算,第9个字节是测验字节,用来确保通讯的准确性。
总线数据传输方式是DS18B20的传输方式,这就要求我们必须按照严格的时序要求读写数据。
它包括:按顺序初始化时序,读写时序。
只有当处理器启动写时序时DS18B20才会最先传输数据,若要求DS18B20向处理器输送数据,处理器只有开始读时序接管数据。
读取温度数据是比较便宜的,当温度为正时,将16进制数转换成10进制数;为负,将16进制计数器反加1后,再转换成10进制。
2.2 1602液晶显示屏在工业字符型液晶中,1602液晶显示屏是其代表作,它能同时显示32个字符,有32个字符点阵组成,每个字符点阵块由 5×7个点阵组成,可以显示ASCII码表中的所有字符。
1602内置了RAM字符产生器、ROM产生器和RAM数据显示。
ROM 中具备192个惯用字符字模,用户可以存储自定义字符,驱动器用于存储部分的字符代码将被显示。
显示器采用了日益普及的LCD显示器。
LCD也叫做液晶显示器,LCD 的结构是在两片平行的玻璃基板之中搁置液晶显示盒,下面的基板玻璃上配置TFT,上面的基板玻璃上放置多种色彩的滤光片,经过TFT上的暗记与电压改变来管控液晶分子的滚动方向,从而管制偏振光出射与否,而实现显示指标。