摘要：本設計為一種溫控電風扇調速系統，具有靈敏的溫度測試和顯示功能，系統以stc89c52 微控制器作為控制平台對風扇轉速進行控制，可選擇由使用者選擇手動調速或自動調速。在手動調速時自動調速系統不工作，在自動調速時由系統自動檢測外界溫度值並對電風扇轉速做出相應調整，當溫度低於溫度設定的最低值時，控制電風扇自動關閉，當溫度公升到超過所設定的最大值時自動調速到最高擋，控制風速大小隨外界溫度而定。
關鍵詞：
自動控制微控制器 ds18b20 電風扇
引言：隨著人們生活水平及科技水平的不斷提高，現在家用電器在款式、功能等方面日益求精，並朝著健康、安全、多功能、節能等方向發展。過去的電器不斷的顯露出其不足之處。
電風扇作為家用電器的一種，同樣存在類似的問題。
現在電風扇的現狀：大部分只有手動調速，再加上乙個定時器，功能單一。
夏秋交替時節，白天溫度依舊很高，電風扇應高轉速、大風量，使人感到清涼；到了晚上，氣溫降低，當人入睡後，應該逐步減小轉速，以免使人感冒。雖然電風扇都有調節不同檔位的功能，但必須要人手動換檔，睡著了就無能為力了，而普遍採用的定時器關閉的做法，一方面是定時時間長短有限制，一般是一兩個小時；另一方面可能在一兩個小時後氣溫依舊沒有降低很多，而風扇就關閉了，使人在睡夢中熱醒而不得不起床重新開啟風扇，增加定時器時間，非常麻煩，而且可能多次定時後最後一次定時時間太長，在溫度降低以後風扇依舊繼續吹風，使人感冒；第三方面是只有簡單的到了定時時間就關閉風扇電源的單一功能，不能滿足氣溫變化對風扇風速大小的不同要求。
之所以會產生這些隱患的根本原因是：缺乏對環境溫度的檢測。
為解決上述問題，我們設計了這套電風扇溫控調速系統。本系統採用高精度整合溫度感測器ds18b20，用微控制器控制，能做到實時溫度顯示，根據外界環境的溫度自動作出小風、大風、關閉動作，靈敏度度高，動作準確。
1.系統總體功能描述及系統結構介紹
本設計是以stc89c52微控制器為控制中心，主要通過溫度感測器ds18b20得到的溫度以及內部定時器設定時間長短來控制電風扇的開關及轉速的變化。
本系統電路小巧方便，實用性、通用性強。當要用手動調速時只需將執行裝置從電風扇調速開關上取下即可由人工控制；在晚上需要選擇自動調速時將調速裝置安裝在調速開關上就可正常使用。
在自動調速時，隨著溫度感測器檢測到外界溫度的變化，微控制器通過判斷並發出指令控制由繼電器和直流電機組成的執行模組，改變電風扇調速開關的旋轉方向，使電風扇轉速做出相應的調整。當檢測到外界溫度低於最低預設值時，微控制器發出關斷指令將電風扇關閉，微控制器處於休眠狀態，當檢測到外界溫度公升高時，系統將再次工作將電風扇開啟到相應轉速。
為做到實用、功耗低等特性，本系統摒棄了以往實時檢測的弊端，採用每十分鐘檢測並控制調整一次的間歇式工作模式，大大延長了系統的工作壽命。
系統總體結構框圖如圖1所示，主要分為：檢測輸入、控制處理、溫度顯示及執行操作4大功能模組。
圖1 系統框圖
系統主要部件包括ds18b20溫度感測器、stc89c52微控制器、四位led數碼管、繼電器、直流電動機和風扇。輔助元件包括電阻、晶振、電源、電容、二極體、三極體和開關等。
2.1溫度感測器
新型數字溫度感測器ds18b20具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬、採用一線匯流排，在實際應用中取得了良好的測溫效果，其管腳排列如圖2所示，dq 為數碼訊號端，gnd 為電源地，vdd 為電源輸入端。
ds18b20的主要特性：
（1）獨特的單線介面方式，ds18b20在與微處理器連線時僅需要一條口線即可實現微處理器與ds18b20的雙向通訊。
（2）測溫溫範圍－55℃～＋125℃
（3）最高解析度為0.0625℃。
（1）、初始化；
（2）、跳過rom（命令：cch）；
（3）、溫度變換（命令：44h）；
(4)、讀暫存儲存器（命令：beh）；
注：每次讀取溫度都要經過上面四個過程。
圖2 ds18b20外形及管腳
2.2數碼管顯示電路
本系統的顯示電路為4個八段共陰極數碼管，共陰極數碼管是將八段發光二極體封裝在一起且二極體的陰極連在一起，原理圖如圖3所示，公共端接低電平，其它八個埠高電平點亮相應的二極體，低電平相反。
圖3 共陰極數碼管原理圖
2.3繼電器控制電路
繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統（又稱輸入迴路）和被控制系統（又稱輸出迴路），通常應用於自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種「自動開關」。故在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。
它有幾個重要指標：
1、額定工作電壓：正常工作時線圈所需要的電壓。
2、直流電阻：繼電器中線圈的直流電阻。
3、吸合電流：繼電器能夠產生吸合動作的最小電流。
4、釋放電流：繼電器產生釋放動作的最大電流。
5、觸點切換電壓和電流：繼電器允許載入的電壓和電流。
採用閘流體也可以用於小電流控制大電流電路，但是其控制電路比較複雜，而採用繼電器其控制電路就比較簡單，且具有電氣隔離作用。雖然其響應速度沒有閘流體快但在低頻情況下採用繼電器控制電路較為方便。其控制電路圖如下4所示：
圖4 繼電器開關控制電路原理圖
電路工作原理簡介：當微控制器控制埠為高電平時，三極體導通繼電器吸合，常閉觸電斷開，常開觸點閉合。當控制埠為低電平時三極體關斷，繼電器線圈通過二極體放電並斷開，常閉、常開觸電復位。
2．4 stc89c52 微控制器簡介
stc89c52 是一種帶4k位元組快閃儲存器可程式設計可擦除唯讀儲存器（fperom）256b片內ram的低電壓，高效能cmos8 位微處理器。該器件採用atmel 高密度非易失儲存器製造技術製造，與工業標準的mcs-51 指令集和輸出管腳相相容。由於將多功能8 位cpu 和閃爍儲存器組合在單個晶元中，atmel 的at89c52 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。
stc89c52微控制器管腳如圖5所示。
圖5 stc89c52微控制器管腳
3 系統的總電路原理圖介紹
本系統總電路圖如圖6所示，電路中溫度感測器ds18b20通過p2^0與微控制器通訊；微控制器的p0和p1口作為數碼管電路輸出；q1、q2、q3三個繼電器和電機組成執行電路，微控制器的p2^2，p2^3，p2^4分別控制q1、q2、q3，管腳為高電平時繼電器吸合，當電機正轉時需要q1吸合，當電機反轉時需要q1、q2、q3同時吸合，通過控制繼電器吸合時間來控制電機轉動角度，由於電機和電風扇旋鈕同軸相連，從而確定了電風扇旋鈕的轉動角度，達到控制電風扇轉速的目的。
圖6 總電路原理圖
4.1整體設計思路介紹
軟體設計整體思路：主程式開始部分進行一些初始化以及溫度的讀取和顯示；定時器0進行繼電器吸合時間控制、休眠時間控制等相關操作；在顯示方面，在休眠期顯示溫度不改變，直至下一次溫度資料在此檢測有變化才進行重新重新整理，從而達到顯示溫度與控制的電風扇轉速相對應的目的。
圖7 總程式流程圖
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