智能温控风扇设计-论文智能温控风扇设计摘要:实现温度控制自动化不仅能够大大提高工业生产的效率～同时还能提高产品质量～减少消耗～因此设计研究高精度、稳定、适用性强的温度控制系统对工业生产发展具有其积极意义。
本文介绍了一种智能温度控制风扇的设计方案～其采用AT89S51单片机为控制器核心～通过测量温度的变化来改变风扇的转速从而达到温度控制的目的。
同时实现温度采集、温度显示、温度设定等功能。
经实验表明～本设计不仅稳定性好～而且温度控制精度高～反应快。
关键字:智能控制,单片机,温度The design of Intelligent Temperature Control Fan Abstract: Automating temperature control can not only greatly increase the efficiency ofproduction, but also improve the quality of product and reduce the cost. Therefore , a research on high precision、stability、and applicability temperature control system is significant for industry produce. This paper introduces a design of intelligent temperature control fan, which is based on AT89S51 MCU as core controller. It can control the temperature by changing the revolving speed of the fan. And it also includes the function of temperature gathering, temperature display and temperature setting. Experiment shows that the design has a good stability and high precision, and its response time is low.Keywords: Intelligent control; MCU; Temperature目录1 引言 ..................................................................... ...... 1 1.1 研究背景及意义 ........................................................... 1 1.2 研究发展现状 ............................................................1 1.3 发展趋势 (2)2 方案设计 ..................................................................... .. 3 2.1 总体方案设计 ............................................................. 3 2.2 方案比较与选择 (3)2.2.1 温度传感器选择 (3)2.2.2 显示器件选择 (4)3 系统硬件设计 (5)3.1 应用环境简介 ............................................................. 5 3.2 总体设计 (6)3.3 温度采集模块 (6)3.3.1 功能介绍 (6)3.3.2 DS18B20简介 (6)3.3.3 温度采集电路设计 ................................................... 7 3.4 按键模块 (8)3.4.1 功能介绍 (8)3.4.2 按键电路设计 ....................................................... 8 3.5 单片机控制电路 (8)3.5.1 功能介绍 (8)3.5.2 单片机简介 (8)3.5.3 单片机控制电路设计 ................................................ 10 3.6 显示电路 (11)3.6.1 功能介绍 (11)3.6.2 74LS164简介 (11)3.6.3 显示电路设计 ...................................................... 12 3.7 电机控制电路 (13)3.7.1 功能介绍 (13)3.7.2 ULN2004芯片介绍 (13)3.7.3 电机电路的设计 (14)4 系统软件设计 (16)4.1 应用环境简介 (16)4.2 软件设计流程 (17)4.3 读取温度数据程序设计 (18)4.4 显示程序设计 (21)4.5 电机转速控制 ............................................................ 23 5 总结 .......................................................................... 25 参考文献 ..................................................................... .... 26 致谢 ..................................................................... . (27)1 引言1.1 研究背景及意义温度是描述一个目标特点时最重要的数值之一，它与我们的日常生产及生活息息相关，它的[1]测量和调整对控制产品的质量，提高生产效率和加快国家经济的发展有着非常重要的作用。
因此对它的即时、有效的控制具有十分重要的意义，特别是在冶金、化工、机械、电气等方面。
但由于温度本身的非线性以及较大的滞后性等，以及传统温度控制器在系统控制方法以及电路设计等的不足使得传统温度控制器存在许多问题，比如反应时间慢、控制精度低、稳定性差等。
而随着工业生产的不断发展，其对温度控制的各项指标也有了更高的要求，因此，设计研究高精度、稳定、适用性强的温度控制器对工业生产发展具有其积极意义。
而随着温度控制技术的不断发展，在工业研制和生产中，采用电子技术已经成为准确、有效地控制温度的重要途径。
而其中以单片机为核心的温度控制器已广泛应用于社会生活的各个领域，是用途很广的一类工业控制系统。
单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)简称单片机，它是把组成微型计算机的各功能部件:中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行接口等部件制作在一块集成芯片中，构成一个完整的微型计算机。
利用单片机作为温度控制器的中心控制器，不但能简化系统设计、提高系统灵活性、稳定性、降低成本，而且可以实现其与PC机的连接通信，大幅度提高温度控制系统的技术指标，实现智能化控制。
因此，研究基于单片机的温度控制系统将为温度控制系统带来重大发展。
1.2 研究发展现状温度控制器广泛应用于社会各个领域，但根据应用场合以及要求性能的不同使得其也不尽相同。
对于温度控制方面可以分为两代产品:第一代温度控制器主要是电气式产品。
其温度传感器采用双金属片或气动温包，控制电路大都采用继电器控制电路，虽然结构简单，但由于继电器动作频繁，常导致触点不良而影响温度控制，且其通过“给定温度盘”调整预紧力来设定温度，使得这类控制器普遍存在温度设定过粗、时间常数太大等问题;第二代温度控制器为电子式产品，其温度传感器采用热敏电阻等，控制温度值通过触摸键和液晶显示屏来设定，通过运算放大电路和开关电路实现双位调节来实现温度控制。
这种控制器解决了温度设定值过粗等问题，但仍存在控制精度不高、时间常数大、操作较复杂等问题。
而随着计算机等技术的迅猛发展以及其与温度控制技术的不段结合，使得温度控制技术在智能化、自适应、参数自整定等方面取得大量成果。
在此基础上，日本、美国、德国等国在温度控制领域都生产出了一批性能优异的温度控制器及仪器数字控制器等。
这些温度控制系统普遍具有参数自整定功能并结合了计算机、通信等技术，运用先进的算法，具有控制精度高、抗干扰力强、鲁棒性好的特点。
但是在我国, 尽管已经取得了一些成就，但是更多的企业仍值停留在简单的PID控制，与国外相比，我们在智能控制技术领域1[2]仍有很大的差距。
目前，国内外生产厂家正在研究开发第三代智能型温度控制器，应用新型控制模型和数控芯片实现智能化控制。
新型智能温控器采用一种全新的控制技术——模糊开关控制，根据实测温度与设定温度值比较结果进行推理运算并发出开关控制信号。
1.3 发展趋势进入21世纪以来，随着工业自动化控制理论、通信技术和计算机技术的迅速发展，温度控制器正朝着高精度、小型化等方向迅速发展。
其具体表现为传感器技术的改进与温度控制算法的改进。
在温度传感器方面，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展:1)提高温度检测的精度:目前，国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器，所用的是9~12位A/D转换器，分辨力一般可达0.5~0.0625?。
由美国DALLAS半导体公司新研制的DS1624型高分辨力智能温度传感器，能输出13位二进制数据，其分辨力高达0.03125?，测温精度为?0.2?;2)增加温度传感器测试功能:新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。
例如，采用DS1629型单线智能温度传感器增加了实时日历时钟(RTC)等，使其功能更加完善。
DS1624还增加了存储功能，利用芯片内部的E2PROM存储器来存储用户的短信息等;3)温度传感器总线技术的标准化与规范化:即温度传感系统的总线技术的标准化，所采用主线有单总线、I2C总线、Smbus总线和SPI总线等;4)温度传感器可靠性及安全性设计:采用了高性能的Σ,Δ式A,,转换器，结合过采样、噪声整形和数字滤波等技术，来提高有效分辨力。
同时在安全性上还设计了完善的系统过热保护功能等;5)虚拟温度控制器和网络温度控制器:虚拟温度控制器是基于温度控制器硬件和计算机平台结合软件开发而成的。