内容摘要：随着时下人们生活质量的提高，人们更是追求产品的智能化，如今的智能电子产品应用很广，这些技术推动着社会的进步，也满足了人们对便利的需求。

　　本设计采用STC89C51单片机作主控制芯片，用温度传感器DS18B20检测温度，检测到的信号会发送给单片机进行处理，并可以通过LCD1602实时显示温度值。此外，本系统还有驱动电路、蜂鸣器电路和按键电路，驱动电路是用来驱动电扇风叶转动的；蜂鸣器主要是起到了提醒的作用；按键电路包括设置键和温度加减键，用户可以便捷的设定温度的上下限，当温度大于最大数值时，蜂鸣器响，风扇以最大速度转动，当温度低于最小数值时，蜂鸣器响，风扇停止转动。温度在处于设定值的某个中间范围时，风扇会以中等的速度转动。软硬件的结合完成了上述功能，最后又经过严格的仿真测试，达到了预期的效果。本此设计的智能温控风扇总体结构比较简洁、系统性能稳定，具有很高的实用性。

　　人们现如今的生活质量普遍提高，对产品自动化、智能化的需求也逐渐普遍。作为老式的家用电器，由于空调的影响，风扇被认为是过时的。但是，风扇的特点是价格低，放置方便且重量轻。由于大多数家庭的消费水平有限，作为成熟的消费电子行业一部分的风扇将继续在中小城市和乡村占据主导地位。

　　市面上一般的电扇不能控制温度，在一些温度变化大的场合，这是一个致命的缺点，也容易让人感冒。电扇常用的是涡轮机计时，这种方法比较原始，会产生噪声，尤其在安静的房间更加的明显，这些噪音会使人失眠，带来不舒适的体验，而且这样传统的定时方法定时时间不长，有时候还没睡着定时就已经就结束，达不到应有的效果。

　　由于这些原因，设计一种智能温度控制风扇是十分紧要的，一方面解决了上述问题，另一方面也解决了用户的需求。

　　随着我们正常的生活质量的提高，人们更是追求产品的智能化，所以智能化设备是越来越受欢迎的。“智能电器”有许多个类型，比如说一些智能电气组件，智能开关和智能插座等等。智能电气设备旨在体现在智能的一方面，通过一些电子器件和程序的结合，使得产品自动运作，完成相应的功能，这样的自动化设备节省了人力，方便使用者的使用。

　　在许多的应用场合，风扇虽然被认为是过时的。但风扇的价格低，放置方便且重量轻。由于大多数家庭的消费水平有限，大多数普通家庭还在使用。传统的风扇具有不能控制温度的缺点，所以设计一款智能的温度控制风扇是很有必要的，能够满足用户的需求，方便使用者。在成本相似的情况下，把传统的风扇向智能化发展，市场潜力很大。

　　国内外的风扇功能也越来越强大，总体上朝着智能化、便捷化和舒适化方向发展。今后的发展方式会更加多样，更能满足消费者的需求。

　　硬件的选择要综合很多因素，对不同的模块之间进行反复的对比，选择一个性能高，并且稳定，重要的是价格要比较低。本设计主要对一些重要模块进行对比，比如说单片机的选型是非常重要的，内存大小、工作速度、应用程序范围大小和成本都是要考虑的因素构

　　方案一：AT89C51比较常见，是一种低输入、高性能的芯片，可用MCS51指令系统；32个双向I/0串口；128x8位内存；芯片工作电压为5V左右。还有两种省点模式，一种是低功耗空闲，另一种模式是断电，内部包括振荡器和时钟。初学者接触的很多，学习起来比较简单，芯片价格也比较低。

　　方案二：采用STC12系列，属于国产芯片，它的功能强大，内部集成了FLASH、ROM等存储器。用户可以使用编程

　　软件编译后，把一些数据通过hex文件写入芯片内部的闪存中，这样即使在芯片断电时数据信息也不会消失。芯片经常和12M晶振相连接，然后为正常工作提供相应的频率，可以满足绝地多数场合的使用。这款芯片价格比较低，应用也比较多。

　　通过对这两种常见芯片的对比，可以发现AT89C51更好用一些，速度快，也更具有优势。这个单片机对开发环境要求低，有效的节省了开发时间，大大提高了效率。重要的是，这款芯片比较经典，价格更加的便宜。综合来看，本设计选用AT89C51单片机。

　　方案一：本方案采用LCD12864这个型号作为智能风扇的液晶显示，此模块在系统应用中最为普遍且控制较易，价格低廉。它的名字的由来，是由LCD显示点组成的128列64行的阵列，所以根据这个特点才叫12864。一位2进制数和一个显示点对应，当输出程序为0时表示输出，为1时表示发光。这款LCD不太常用，性能也不高。

　　方案二：LCD是英文缩写，液晶显示器它自身是不具有发光的性能的，通过对液晶进行电处理，就能显示所需要显示的字符。本方案采用LCD1602这个型号作为智能温控风扇的液晶显示，这款显示屏是一个简单的工业字符LCD应用，LCD1602的第一二行都可显16个字符，它的显示分辨率为5X7。每个字符之间显示会比较的清楚，这款显示屏设计之时，不能较好的显示图形，然而本设计也不需要显示图形，只需要显示温度即可。LCD1602的外围电路相对简单，采用软件译码动态显示，使用十分便捷。

　　通过对这两个方案液晶显示器的性能和价格的对比，本设计使用LCD1602LCD显示器最为智能温控风扇的显示模块。

　　温度传感器采用DS18B20，这款传感器比较方便，检测的数据为数字信号，与单片机连接后可直接处理。所以，本设计根据实际的需要使用了DS18B20温度传感器作为智能温控风扇的数据采集器件。

　　存。但是，如果需要将数据写入微控制器的内部EEPROM，则必须先擦除扇区，然后再写入。否则，您将无法正常书写。因此，如果要存储大量数据，请不要使用此解决方案。

　　方案二：使用AT24C02保存数据。这种芯片存储数据的容量比较大，适合一些大数据的存储，在小型电子设备中不常用，而且成本也相对比较高。

　　考虑成本和存储容量问题，智能温控风扇不需要存储大量的数据，对容量要求比较低，为了更好更方便的设计智能风扇，本设计选择了51单片机的EEPROM来保存数据。

　　本设计由一个主控芯片和许多模块化电路组成，具体的系统方案如下图2.1所示。

　　STC89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位微控制器。AT89C51比较普遍，是一种低输入电压、高性能的芯片，可用MCS51指令系统；32个双向I/0串口；128x8位内存；芯片工作电压为5V左右。还有两种省点模式，一种是低功耗空闲，另一种模式是断电，内部包括振荡器和时钟。初学者接触的很多，学习起来比较简单，是入门的首先芯片。此款芯片的价格也是十分便宜，性能比较稳定，运行速度也相对较快，所以对于本设计来说是一个很好的选择。

　　最小系统的核心是STC89C51。接下来，简要说明一下系统结构：首先，电子设备所需的功率提供了系统运行所需的能量。通过这种设计，51单片机的可以在4.5V至5.5V的电压范围内正常工作，因此它是一种移动设备，可以用

　　其次晶振电路也是系统必不可少的一部分。晶振即石英振荡器，它是一种对其加电就可以产生稳定频率信号的物体，而这种特性，被广泛用于控制器的基准时钟，换句话说，晶体振荡电路实际上决定了单片机正常运行时的运行速度。晶体振荡器电路将产生一个特定的时钟频率给单片机，单片机对该信号进行倍频或者分频的处理后就给单片机的内核作为基准。在此外部晶振是12MHZ的，51单片机内部对其进行12分频，则51单片机执行一步大约1微秒的时间。单片机的XTAL1和XTAL2与晶振连接，为使晶振产生时钟信号时稳定，通常会配置两个pF级别的小电容以使其更好的工作。C1、C3为30pF负载电容，起并联谐振作用，可以让脉冲更平稳与协调，它们的取值相同，振荡器频率使用12MHZ晶振，可以为单片机提供正常的工作频率。晶体振荡器电路如下图3.1所示：

　　此外还有一个复位电路，如下图3.2所示。在实际工作环境中，由于存在着各种各样的干扰或者突发情况，因此有必要设计一种电路，可以使得整个系统重新开始运行，这种电路就叫复位电路。本设计的复位电路包括上电复位和手动复位。复位电路可以初始单片机RAM和各个寄存器的值。也就是说，在单片机没有工作之前，需要把寄存器进行初始化，然后再开始工作，以避免程序执行时出现混乱。复位电路主要由按键、电阻和电容3部分组成，其功能却包括上电复位和手动复位两种功能。手动复位，即当按键按下时，单片机的RST管脚从0变1，进入了复位状态，此时单片机内部会中断当前的程序执行，重新从整个程序的第一条指令开始运行。而上电复位，则是利用电容充电效应，在上电瞬间，电容处于短路状态RST为高，单片机也是复位状态，等电容充满电了，RST管脚才变低，单片机进入工作状态开始执行。在通常的应用中，要触发复位，加在RST端的高电平需保持在几十毫秒以上。

　　图3.2复位电路把上述几部分连在一起，就构成了STC89C51单片机最小系统，如下图3.3所示。

　　LCD1602液晶，是一款可以显示字符的液晶，这个显示屏在许多种小型电子科技类产品中最为普遍，且控制较易，价格低廉。点阵字符位显示字符之间有点间距和行间距，可以使显示更清晰。LCD1602液晶显示屏，从命名可以看出来，它显示的内容最多为16x2，也就是说，屏幕显示两行。LCD1602的外围电路相对简单，采用软件译码动态显示，通过RS、RW、EN进行控制液液晶屏的显示状态，数据显示传输速度快，数据更新快，同时功耗较低，实物图如下图3.4所示。

　　LCD1602可显示32个字符，芯片正常工作电压和单片机一样，大约在5V左右，电流为2mA，为使设计能够稳定工作，电压为5V供电。RW为读/写选择端子。如果端口为高电平，LCD将在外围设备上执行读取操作。如果引脚为低电平，则微控制器将执行对LCD的写操作。

　　LCD1602共有11个命令，单片机能够最终靠这些指令控制LCD显示屏，比如说点亮屏幕，显示某个字符，可以根据需要自主设定。LCD1602通过RS、RW、EN进行控制液液晶屏的显示状态，它的操作指令对应的引脚电平如下表3-2所示：

　　如上表中所示，LCD的读操作时序如下图3.5所示，写操作时序如下图3.6所示。

　　LCD1602需要由STC89C51单片机进行控制，单片机的P0.0-P0.7引脚分别接lcd的D0-D7引脚，P2.0-P2.3分别接液晶显示屏的E引脚、RW引脚、RS、VO引脚，并且LCD液晶显示屏要接电源，由VCC供电，电压值为5V，单片机与液晶显示模块之间的电路具体的连接电路图如图3.7所示。

　　DS18B20是DALLAS产的一款温度传感器，通信很方便，利于用户的使用。DS18B20，这款传感器比较常用，首先它的体积很小，利用安装，其次它的检测精准，不容易出现错误，此外它的抗干扰能力也十分突出。这款芯片采集的数据是数字信号，能发给单片机处理，还能显示9位温度数值。通信方式也最简单，单接口通信只需要一条线，避免了接线复杂，也不用再去加电源。图3.8显示了DS18B20温度传感器的引脚排列。

　　本设计DS18B20的DQ接单片机，传感器感应到温度信息后，会将这些有用的数据发送给MCU，单片机的对这款传感器的每次读写都会进行复位，单片机接收到信号后，也会有短暂的延迟。下表3-3是ROM指令表，表3-4位RAM指令表。

　　单片机可以通过一个单线表负，输出的温度值要转换成二进制代码，然后2进制转成16进制。比如说+125℃，对应的二进制输出为0，十六进制为07D0h。表3-5显示了一些输出的温度值温度数据。

　　在使用时候DS18B20的I/O引脚接一个10K的上拉电阻。具体的电路图如图3.10所示。

　　为了便于检验设计的可行性，本设计使用小型风扇代替大风扇。此款小风扇电流为0.1A，可以直接由51单片机的端口连接放大器来控制。本次设计的智能温控风扇使用了L9110S驱动器，以此来驱动风扇扇叶的转动。L9110S驱动器有两个而输入，同时也有两个输出，输入A和输入B连接单片机，由单片机来控制。输出A和输出B接风扇的电机。单片机的两个输入如果都是高电平或者都是低电平，电机不会转动，只有两个输入不同时，电机才会转动。L9110S驱动器驱动能力比较强，最大可以取动800mA的电流，L9110S引脚的输入和输出特性如图3.11所示。

　　智能温控风扇的系统的驱动如下图3.12所示，能够准确的看出，L9110的1引脚和4引脚接风扇的电机，6引脚接高电平，它的7引脚接51单片机的端口。

　　蜂鸣器电路也可以说成报警电路，它的作用就是提醒，如果达到蜂鸣器的条件，就会开始报警，达到触发条件这里报警声会一直响。如下图3.3所示为蜂鸣器的电路图，蜂鸣器的工作电压为5V,由单片机的I/O口控制，当此端口输出为“0”时，Q1导通，蜂鸣器鸣响；当51单片机端口输出“1”时，Q1截止，蜂鸣器不响，三极管的作用

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