关键词 : 单片机、 DS18B2、0 WFS-1、风扇、温控、风控
主要创新点
基于单片机最小系统下控制电风扇，利用温度传感器 DS18B20和风速传感器 WFS-1对室内温度、风速等进行检测，从而根据其检测信号对电风扇工作状态进 行改变，达到使人体最舒适的工作状态，同时用 LCD显示检测到的温度、风速。 从而实现更人性化、智能化的控制。
度值，读取时低位在前，高位在后，依次进行。由于温度振荡器的抛物线特性 的影响，其内用斜率累加器进行补偿 。
DS18B20在使用时，一般都采用单片机来实现数据采集。只须将 DS18B20 信号线与单片机 1 位 I/O 线相连，且单片机的 1 位 I/O 线可挂接多个 DS18B2，0 就可实现单点或多点温度检测。 在本设计中将 DS18B20接在 P1.0 口实现温度的 采集。其与单片机的连接如下图
3.2.2 、温度传感器的接线方式
DS18B20数字温度传感器通过其内部计数时钟周期来的作用，实现了特有 的温度测量功能。低温系数振荡器输出的时钟信号通过由高温度系数振荡器产 生的门周期而被计数， 计数器预先置有与 -55 ℃相对应的一个基权值。 如果计数 器计数到 0 时，高温度系数振荡周期还未结束， 则表示测量的温度值高于 -55 ℃， 被预置在 -55 ℃的温度寄存器中的值就增加 1℃，然后这个过程不断重复，直到 高温度系数振荡周期结束为止。此时温度寄存器中的值即为被测温度值，这个 值以 16 位二进制形式存放在存储器中， 通过主机发送存储器读命令可读出此温
3.1 系统整体设计 . .....................................6 3.2 温度模块硬件设计 ...................................6 3.2.1 、DS18B20数字温度传感器简介 .....................6
1 、DS18B20的外形和内部结构 .......................6 2 、DS18B20的主要特性 ................................7 3.2.2 、温度传感器的接线方式 ............................8 3.2.3 、基于 Proteus 温度模块仿真 ...........................9 3.3 风速模块硬件设计 .....................................10 3.3.1 、风速传感器 WFS-1简介 ............................11 1.WFS-1 型风速传感器的主要技术参数 ...................12
部分温度值与 DS18B20输出的数字量对照表
温度值 / ℃
数字输出（二进制）
数字输出（十六进制）
+85 ℃ +25.625 ℃ +10.125 ℃
+0.5 ℃ 0℃ -0.5 ℃ -10.125 ℃ -25.625 ℃ -55 ℃
0000 0101 0101 0000
0550H
0000 0001 1001 0001
作为温度采集元件，同时还利用风速传感器 WFS-1采集室内空气流速，并根据采 集到的温度和 WFS-1输出的电压信号与系统设定的温度和风速值的比较实现风扇 电机的自动启动和停止， 并能根温度和室内空气流速的变化自动改变风扇电机的 转速，用LCD显示检测到的温度、 风速。研究了相关芯片如 AT89C51、8255、AD0808 等的功能、接线方式以及工作方式，同时，还研究了相关元件如 DS18B20、LCD 等接口功能等， 结果表明， 通过 Proteus 硬件仿真软件的仿真可是在 LCD上观察到 两传感器对环境温度和风速的及时连续的稳定显示。
本文采用单片机作为控制器， 利用温度传感器 DS18B20作为温度采集元件，
同时还利用风速传感器 WFS-1采集室内空气流速，并根据 WFS-1输出的电压信
号和采集到的温度与系统设定的温度和风速的比较实现风扇电机的自动启动和
停止，并能根温度和室内空气流速的变化自动改变风扇电机的转速，用
LCD显
示检测到的温度、风速。
2. 安装使用 ..........................................12 3. 注意事项 .........................................12 3.3.2 、风速传感器的接线方式 ............................13 3.3.3 、基于 Proteus 风速模块仿真 ........................14 4 结论 ..................................................16 5 参考文献 ..............................................17 6 指导教师评语和成绩评定 ................................18
随着单片机在各个领域的广泛应用，许多用单片机作控制的温度控制系统
也应运而生，如基于单片机的温控风扇系统。它使风扇根据环境温度的变化实
现自动启停， 使风扇转速随着环境温度的变化而变化， 实现了风扇的智能控制。
它的设计为现代社会人们的生活以及生产带来了诸多便利，在提高人们的生活
质量、生产效率的同时还能节省风扇运转所需的能量。
FC90H
上表是 DS18B20温度采集转化后得到的 12位数据，存储在 DS18B2的0 两个 8 比特的 RAM中，二进制中的前面 5位是符号位，如果测得的温度大于或等于 0， 这 5位为 0，只要将测到的数值乘于 0.0625 即可得到实际温度；如果温度小于 0， 这 5位为 1，测到的数值需要取反加 1再乘于 0.0625 即可得到实际温度。 温度转换计算方法举例： 例如：当 DS18B2采0 集到 +85℃的实际温度后，输出为 0550H，则：
温度传感器接线图
3.2.3 、基于 Proteus 温度模块仿真
首先启动 Proteus 软件并建立一工程，然后根据原理图调出相应的原件， 再根据要求改变各原件的属性并把各个原件按原理图连接起来。在原理图绘制 连接好后再把编译好的程序加载到其中，并进行仿真。
当把温度传感器 DS18B20温度设置为 25 摄氏度。点击开始按钮，系统开始 仿真，待一段时间稳定后，观察到此时 LCD显示的数值，如图下所示。
0191H
0000 0000 1010 0010
00A2H
0000 0000 0000 1000
0008H
0000 0000 0000 0000
0000H
1111 1111 1111 1000
FFF8H
1111 1111 0110 1110
FF5EH
1111 1111 0110 1111
FF6FH
1111 1100 1001 0000
航空制造工程学院
创新能力综合训练 研究报告
题 目：
智能电风扇设计
所属课题： 智能电风扇系统硬件设计
学 院：
专业名称：
班级学号：
学生姓名：
合 作பைடு நூலகம்者：
指导教师：
二 O 一三年 十一月
智能电风扇系统硬件设计研究
学生姓名： 指导老师：
班级：
摘要 ：采用单片机作为控制器，基于单片机最小系统下利用温度传感器 DS18B20
开始
N
启动定时了吗？
Y
启动定时
检测风速
风速满足要求吗？
Y
N
调节电机转速
检测温度
Y 温度满足要求吗？
N
调节电机转速
电机驱动流程图
3 研究结果及分析
3.1 系统整体设计
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 的数字温度信号和风速传感器 WFS-1检测环境风速并输出电压信号通过 AD0808 转换成数字信号传给单片机 AT89C51进行处理，在 LCD上显示当前环境参数值 以及预设参数值。其中预设环境值只能为整数形式，检测到的当前环境温度和 风速可精确到小数点后两位，同时采用 PWM脉宽调制方式来改变直流风扇电机 的转速。系统结构框图如下：
DS18B20
WFS-1
温度、风速 显示显示
AT89C51
独立键盘
PWM 驱动 电路
直流电机
复位
晶振 系统结构框图
3.2 温度模块硬件设计
3.2.1 、 DS18B20数字温度传感器简介
1 、 DS18B20的外形和内部结构 DS18B20内部结构主要由 4 部分组成： 64 位 ROM、温度传感器、非挥
目录
1 引言 ..................................................4 2 研究方法 ...............................................5 3 研究结果及分析 .........................................6
1 引言
在现代社会中，风扇被广泛的应用，发挥着举足轻重的作用，如夏天人们 用的散热风扇、工业生产中大型机械中的散热风扇以及现在笔记本电脑上广泛 使用的智能 CPU风扇等。而随着温度控制技术的发展，为了降低风扇运转时的 噪音以及节省能源等，温控风扇越来越受到重视并被广泛的应用。在现阶段， 温控风扇的设计已经有了一定的成效，可以使风扇根据环境温度的变化进行自 动无级调速，当温度升高到一定时能自动启动风扇，当温度降到一定时能自动 停止风扇的转动，实现智能控制。
实际温度 =0550H╳ 0.0625=1360╳0.0625=85℃。 例如：当 DS18B20采集到 -55 ℃的实际温度后，输出为 FC90H，则应先将 11位数 据位取反加 1得 370H（符号位不变，也不作为计算） ，则：