自动化系统创意设计大赛作品说明书作品名称：温控风扇系统设计队员：2015年4月目录1、引言 (3)2、背景 (3)3、意义与应用 (3)4、原理简介 (4)5、方案设计 (4)6、STC12C5A60S2单片机 (5)6.1简介 (5)6.2 PWM寄存器设置 (5)6.3 PWM占空比计算方法 (5)6.4 I/O工作方式设置 (6)7、LCD液晶显示屏 (6)8、温度传感器DS18B20 (8)8.1 初始化 (9)8.2 写操作 (10)8.3 读操作 (10)9、风扇 (10)拓展1： (10)拓展2： (11)10、硬件电路设计 (12)10.1原理图和部分电路PCB图 (12)10.2 电机驱动电路 (13)11、软件设计 (14)11.1主函数流程图 (14)11.2 温度控制风扇程序流程图 (15)11.3 按键控制风扇程序流程图 (16)11.4 按键设定温度程序流程图 (17)12、结语 (18)参考文献: (18)附录Ⅰ：实物硬件图 (18)附录Ⅱ：程序 (18)摘要：本设计是基于STC12C5A60S2单片机技术与温度传感器测量外界温度的设计原理，进行了不同设计方案的比较，给出了设计的硬件电路，同时对各种关键硬件进行较详细的介绍，并且以流程图的方式对系统设计作出介绍。
系统主要通过温度传感器控制不同的PWM占空比输出来控制风扇的档位。
而出于方便、可选择性的考虑，系统也添加了辅助功能，就是直接手动控制风扇的档位。
关键词：STC12C5A60S2单片机，DS18B20温度传感器，PWM1、引言温控风扇在节能环保方面具有一定的作用，其工作原理除了普通的手动档位调节，主要是通过温度传感器感应外界温度，并自主地进行档位的调节，这样在风扇开着的情况下，不需进行手动就可以根据不同的外界温度进行自主调节风力大小，达到节能目的。
2、背景随着空调机在日常生活中的普遍应用，很容易想到电风扇会成为空调的社会淘汰品，其实经过市场的考验和证实，真实的并不是这样的,在空调产品的冲击下，电风扇产品仍然具有很强大的生命力，电风扇在市场的考验中并没有淡出市场，反而销售在不停的复苏中，具有强大的发展空间。
据市场调查，电风扇的不停复苏主要在以下原因：一,是电风扇虽然没有空调机的强大的制冷功能，但电风扇是直接取风，风力更加温和，比较适合老年人、儿童以及体质虚弱的人使用。
二,是电风扇经过多年的市场使用，较符合人们的使用习惯，而且结构简单、操作方便、安装简易。
三,是电风扇比起空调产品而言，其价格低廉，相对省电，更易的进入老百姓的家庭。
在目前空调还没有普及，并且并不是所有的情况下空调都适合使用的情况下，智能风扇适合人体对温度的要求，智能风扇还有具有相当作用的。
3、意义与应用1、普通电风扇的现状及存在的隐患：大部分只有手动调速，功能单一。
长时间在高负荷工作容易损坏电器，并且造成电量的损失。
2、作品可运用在家庭中，风扇的风力随温度而调节，即可以避免人因温度低吹到冷风而着凉，也可达到节能目的，可见温控风扇更具有优越性。
3、其次将此系统装在产热多，急需排热的设备上，可以帮助它及时散掉大量的热。
比如电脑散热器等。
4、原理简介1、电源开关，控制系统处于工作还是停止状态。
2、当系统上电之后，通过单片机读取外界温度，然后在液晶显示屏上显示出来。
通过判断温度的范围，控制风扇的停止与转不同的速度。
同时LED给出档位指示。
温度控制的范围可以通过按键进行设置。
3、另外，当不需要温度控制时，可以通过模式切换开关，让系统工作于手动控制模式。
通过按键进行调节风扇的停止，与不同转速。
5、方案设计方案一：采用两片STC89C516RD单片机、液晶1602和ds18b20，进行设计，让单片机1进行温度读取操作，另外的单片机2通过定时器，产生占空比不同的PWM。
两单片机通过串口进行通信，这样单片机1可以通过读取外界的温度，然后对单片机2进行控制。
这样就能在不同的温度区间内，单片机2控制直流5v小风扇不同的转速,从而实现温度自动控制风扇。
方案二：采用STC12C5A60S2单片机、液晶1602和ds18b20。
这也是一款51单片机，但是它的性能比STC89C516RD单片机更强大，而且有独立的双路PWM输出。
这样，采用一片STC12C5A60S2单片机就能实现温度读取和直流5v小风扇的转速控制。
方案三：采用stm8s105系列单片机、液晶1602和ds18b20，同样可以实现温度读取和直流5v小风扇的转速控制方案比较：方案一需要耗费更多的硬件资源。
因此我们直接排除方案一。
方案三，如果采用44脚贴片封装的stm8s105单片，可以在很小的覆铜板上把硬件做出来，这样可以节省一些硬件资源。
但是，因为温度传感器ds18b20的读取是通过单一I/O口读取的，stm8s105的I/O操作需要设置，让其是处于输入或者输出方式。
操作非常麻烦。
方案二需要的硬件资源相对较少，而且其I/O口兼容8051单片机，可以实现I/O口准双向操作，这样编程相对简单。
综上所述，我们选择方案二。
6、STC12C5A60S2单片机6.1简介我们采用的单片机为STC12C5A60S2,STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。
内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S)针对电机控制，强干扰场合。
其引脚与普通8051单片机基本相同。
6.2 PWM寄存器设置STC12C5A60S2单片机内置两路独立PWM输出，通过设置相应寄存器，可以让占空比改变。
PWM0的输出口在P1.3，而PWM1的输出口在P1.4相关的设置例子如下面的程序所示：CCON = 0; //初始化PCA控制寄存器//PCA计数器停止运行//清除CF标志位//清除所有中断标志位CL = 0; //重置PCA的16位计数器CH = 0;CMOD = 0x02; //设置PCA 计数器时钟源为Fosc/2//禁止PCA 计数器溢出中断CCAP0H = CCAP0L = 0xff; //PWM0 口输出0%占空比CCAP1H = CCAP1L = 1x00; //PWM1 口输出100%占空比CCAPM0 = 0x42; //PCA模块0工作在8位PWM模式并且没有PCA中断CR = 1; //开始计数当寄存器CL值小于[ EPCnL, CAPPnL ]时，输出为低电平；当寄存器CL值等于或大于[ EPCnL, CAPPnL ]时，输出为高电平；当寄存器CL的值由FF变为00溢出时，[ EPCnH CAPPnH]的内容被装载到[ EPCnL, CAPPnL ]中。
这样，就可以实现无干扰地实现PWM更新。
6.3 PWM占空比计算方法输出的占空比乘以256后，转换为十六进制，然后进行取反，再同时赋值给寄存器CCAPxH 和CCAPxL。
6.4 I/O工作方式设置其I/O口的工作方式有准双向/弱上拉输出，强推挽输出，高阻输入（电流不能流入也不能流出），开漏输出（若外加上拉也可以读取）等。
缺省状态下，I/O的工作方式为准双向/弱上拉。
本设计中，对于温度传感器的读写操作，需要I/O工作在准双向的工作状态。
而PWM输出端口，LED驱动输出，端口我们将I/O口的工作方式设置分强推挽输出，输出的拉电流达到20mA，能更好的驱动负载。
表17、LCD液晶显示屏时钟的显示屏选用1602字符液晶。
1602是指显示的内容为16*2，即能够同时显示两行，每行16个字符。
常见的1602字符液晶有两种，一种显示的是绿色背光黑色字体，另一种显示蓝色背光白色字体，目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的。
本设计所用1602液晶模块，显示屏是蓝色背光白色字体。
图1为1602字符液晶引脚图LCD1602图1 1602字符液晶引脚图各引脚功能为：第1脚：GND为地电源。
第2脚：VCC接5V正电源。
第3脚：VO为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生重影，使用一个1K的电位器调整对比度。
第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。
第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。
第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第7~14脚：DB0~DB7为8位双向数据线。
第15~16脚：背光灯电源。
①基本操作时序：读状态输入RS=L，R/W=H，E=H 输出D0—D7=状态字写指令输入RS=L，R/W=L，D0—D7=指令码，E=高脉冲输出无读数据输入RS=H，R/W=H，E=H 输出D0—D7=数据写数据输入RS=H，R/W=L，D0—D7=数据，E=高脉冲输出无②RAM地址映射图：如图2所示：图2 RAM地址映射图当我们在00-0F、40-4F,的地址中任意地写入显示数据时，液晶都可以显示，当写入10-27或50-67地址处时，必须通过移屏指令将它们移入可显示的区域。
③读、写操作时序：如图3所示：因为本设计的程序中只涉及到液晶的写操作，因此下面简单介绍写操作过程，如下：（1）通过RS确定是写数据还是写命令。
（2）读写控制端设置为写模式。
（3）将数据或命令送达数据线上。
（4）给E一个高脉冲将数据送到液晶控制器，完成写操作。
图3读写操作时序图④初始化设置：（1）显示模式设置，如图4：图4 显示模式设置图（2）显示开/关及光标设置，如图5：图5显示开/关及光标设置图8、温度传感器DS18B20用于检测当前的温度，DS18B20测量温度范围为 -55°C~+125°C，在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。
现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。
适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。
产品支持3V~5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。
DS18B20的引脚图如图6所示。
引脚1：地；引脚2：数字输入输出；引脚3：可选的5V电源；图 6 DS18B20的引脚图DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
DS18B20控制方法（DS18B20有六条控制命令）：温度转换44H 启动DS18B20进行温度转换读暂存器BEH 读暂存器9位二进制数字写暂存器4EH 将数据写入暂存器的TH、TL字节复制暂存器48H 把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中重新调E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节读电源供电方式B4H 启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU8.1 初始化（1）先将数据线置高电平“1”。