电子信息学院电气自动化专业2021届毕业设计(论文) - PAGE 2 - 基于Arduino的温控风扇的设计与制作 - PAGE i - 基于Arduino的温控风扇的设计与制作 摘 要：电风扇在日常生活中是必不可少的，试想一下在燥热的夏天假如没有电风扇有多难受，气温太过高会极度影响人体上的机能，流出大量的汗，使人体严重缺水，让人提不起劲儿，严重的话甚至会导致中暑，严重危害身体健康。随着时下人们的生活水平的提高，科技的进步，早已研发出了智能化的电风扇。可以依据周围环境和温度的变化来自动调节电风扇的启停，不要求我们手动调节风扇，能让我们更便携的使用。 本文的设计是一种温控风扇控制管理系统，具有灵敏的温度检测和显示功能，系统原理简单，设备很稳定，而且比传统电风扇更加节能和便利。设备主要以Arduino为主控核心，选择DS18B20温度传感器检验测试周围环境和温度，然后通过数码管显示当前环境和温度，当环境和温度到达规定值时，电机就会启动，风扇开始转动，当温度不高于规定值时，电机就会停止，风扇停止。 关键词：温控风扇；DS18B20温度传感器；数码管 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 22518 1 简述 1 3578 1.1课题背景 1 25718 1.2研究的意义与目的 1 24027 2 总体设计 2 1994 2.1总体方案设计 2 24981 2.2元器件的选择 2 16287 2.2.1单片机的选用 2 19631 2.2.2 显示电路的选用 4 13223 2.2.3温度传感器的选择 4 2357 2.2.4电机驱动选用 5 2648 2.2.5指示灯的选用 5 24059 2.2.6蜂鸣器的选用 6 2208 3 硬件设计 7 22514 3.1单片机的最小系统 7 31846 3.1.1复位模块 7 5952 3.1.2晶振模块 7 26103 3.1.3供电模块 7 21338 3.2外部硬件 8 28060 3.2.1风扇驱动 9 71 3.2.2报警电路 9 18915 3.2.3数码管显示电路 9 13926 3.2.4 ds18b20温度传感器 9 27209 3.3设计的具体方案总流程 10 8716 4 软件的设计 11 367 4.1程序的总体流程 11 3184 4.1.1传感器流程 11 30822 4.1.2数码管显示流程 11 13382 4.2 温度检测和显示器显示程序 11 19792 4.3 风扇转动程序 12 30821 5调试与安装 13 16378 5.1元件清单与安装 13 19568 5.2实物未上电 14 1119 5.3实物上电 14 28624 5.3实物正常运作时的状态 15 12854 结 论 16 24968 参考文献 17 8695 附录 程序代码 18 - PAGE 1 - 1 简述 1.1课题背景 从目前人们的使用情况去看，空调强力的制冷效果让人们对他的喜爱远超于电风扇，但是空调太过于耗电，所以在农村里还是有很多节省的人使用电风扇来避暑，空调的热门对电风扇这个行业是一个很大的冲击，辛亏空调也不是万能的，他也有很致命的缺点，电风扇也是有一定的市场的但是想要逐步扩大不能局限于常规电风扇，电风扇需要更智能，更人性化的提升，来满足大家，所以智能温控电风扇被研究出来。 1.2研究的意义与目的 电风扇一般只有手动调转速，功能非常的少，有很多不方便的地方。比如说有些记性差的人离开后不小心忘记关电风扇，非常浪费电，还有很大的可能性发生火灾，超负荷的使用电风扇很容易坏。试想一下，晚上的的时候非常的热然后开了电风扇，但是不小心睡着了但电风扇还在转，这样子很容易感冒，这么浪费电和不人性化的设计绝对没绿色环保一说，虽然电风扇带有定时功能，但是定时时间太短，很容易在睡梦因为电风扇停了被热醒。 温控自动风扇系统。它很有人性化的设定，简单方便易上手。只需要给他设定一个温度值就行，当按下开关，他会随着周围的气温变化而控制电风扇转动。不仅仅在家用方面，在工业上也被大量运用，有很高的意义。 2 总体设计 2.1总体方案设计 系统模块设计方框图如图2-1所示。系统以Arduino为核心控制器，由DS18B20温度传感器，按钮，电机，风扇，数码管以及LED灯和蜂鸣器组成。按下按钮，温度传感器将检测到的温度数据传送给Arduino，然后将温度值通过、数码管来显示温度，并根据温度是否超出设定范围来控制电机停止或启动。 图2-1系统框图 2.2元器件的选择 2.2.1单片机的选用 （1）51单片机 图2-2 51单片机系列单片机的始祖是 Intel 的8004单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8004单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是 ATMEL公司 的AT89系列，它大范围的应用于工业测控系统之中。 很多公司都有51系列的兼容机型推出，今后很长的一段时间内将占有大量市场。 51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。 必须要格外注意的是51系列的单片机一般不具备自编程能力。如图2-2所示 图2-2 51单片机 （2) Arduino单片机 Arduino比51更先进一些，编程变得简单更人性化和直观，没有单片机基础的人也能很快上手。 Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，包含硬件(各种各样不同型号的Arduino板)和软件(Arduino IDE)。它适用于爱好者、艺术家、设计师和对于互动有兴趣的朋友们。 Arduino是一个基于开放原始码的软硬件平台，构建于开放原始码simple I/O介面版，并且具有使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。 图2-3Arduino单片机 图2-3Arduino单片机 Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境，经过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境。板子上的微控制器能够最终靠Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，烧录进微控制器。对Arduino的编程是利用 Arduino编程语言 (基于 Wiring)和Arduino开发环境(基于 Processing)来实现的。基于Arduino的项目，可以只包含Arduino，也可以包含Arduino和其他一些在PC上运行的软件，他们之间进行通信 (比如 Flash, Processing, MaxMSP)来实现。 根据上述分析我们最终选择Arduino单片机，如图2-3。 图2-4 数码管2.2.2 显示电路的选用 图2-4 数码管 （1）数码管 ?数码管是设备的简易显示常用电子元器件。数码管的主要特征如下：1.能在低电压、小电流条件下驱动发光，能与CMOS、ITL电路兼容。2.发光响应时间极短，高频特性好，单色性好，亮度高。3.体积小，重量轻，抗冲击性能好。4.寿命长，常规使用的寿命在10万小时之后，甚至可达100万小时。成本低，如图2-4。 图2-4数码管（2）液晶显示屏 图2-4数码管 图2-5OLED 显示屏液晶屏有字符类型，图形两种。它们都是更高级的显示器。其主要原理是电流刺激液晶分子产生点和线。背面有灯管，具有背光效果，提供晚间观看信息。其优点是显示信息相对丰富，不但可以显示阿拉伯数字、简单的符号和简单的英语字母。也可以显示图形、汉字和其他复杂的信息。缺点是由于液晶的生产的全部过程很复杂，因此成本自然较高。由于液晶显示器基于当前对液晶分子的刺激来显示信息，因此即使打开了背光灯，它也只能适用于近距离查看信息。只能延长一点观看距离，而不能扩展长距离的信息。 图2-5OLED 显示屏 图2-6热敏电阻本设计值需要显示温度数据，信息量相对较少，考虑选用方案1，如图2-5。 图2-6热敏电阻 2.2.3温度传感器的选择 温度传感器主要有以下两种方案可供选用： （1）热敏电阻 可满足40℃至90℃的测量范围，但热敏电阻的可靠性差，测量温度精度低，不适合小于1℃的温度信号，热电偶必须增加补偿电路，材料价格高。它还一定要通过微处理器转换成数字信号，如图2-6。 图2-7 ds18d20（2）数字温度传感器 图2-7 ds18d20 采用单总线的接口方式与微处理器连接时仅需要一条口线就可以实现微处理器的双向通讯。单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用起来更便捷等优点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。测量温度范围宽，测量精度高，体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式，更宽的电压适合使用的范围，在使用中不需要任何外围元器件即可实现测
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