目錄TOC\o"1-3"\h\u10528摘要 I26680Abstract II7150前言 16141第一章設計目的和意義 277871.1研究本課題的目的 268521.2研究本課題的意義及發(fā)展 214458第二章總體設計方案 487072.1設計要求 4278022.2設計方案 4188642.2.1總體設計方案 4175502.3模塊的功能 58982.3.1無線紅外模塊 5179662.3.2人體感應模塊 553822.3.3DS1302時鐘模塊 5254962.3.4EEPROM存儲電路 51921第三章總體設計電路 6271643.1最小系統(tǒng) 681183.1.1簡介 6226263.1.2STC12C5A60S2系列單片機的A/D轉換器的結構 6149973.1.3單片機最小系統(tǒng)設計 6237783.3傳感器 9251483.3.1溫度傳感器 9165493.3.2紅外傳感器 1130053.3.3DS1302時鐘 12130033.4LCD液晶顯示電路 1337943.5風扇驅動 152199第四章系統(tǒng)軟件設計 17116244.1軟件介紹 1755144.2主程序流程圖 17293334.3DS18B20子程序流程圖 1739824.4轉速調節(jié)子程序流程圖 1832519第五章系統(tǒng)調試 20300455.1傳感器DS18B20溫度采集部分調試 20154345.2風扇調速電路部分調試 21166785.3人體感應模塊的測試 2124409參考文獻 234440附錄 2423749附錄1 24181附錄2 2917132致謝 3428707總結與體會 35基于單片機智能遙控風扇的設計與制作摘要當今社會已經完全進入了電子信息化，溫度控制器在各行各業(yè)中已經得到了充分的利用。具有對溫度進行實時監(jiān)控的功能，以保證工業(yè)儀器，測量工具，農業(yè)種植的正常運作，它的最大特點是能實時監(jiān)控周圍溫度的高低，并能同時控制電機運作來改變溫度。它的廣泛應用和普及給人們的日常生活帶來了方便。

在炎熱的夏天人們用電風扇來降溫；在工業(yè)生產中，大型機械用電風扇來散熱等。隨著溫度控制的技術不斷發(fā)展，應運而生的溫控電風扇也逐漸走進了人們的生活中。溫控電風扇可以根據(jù)環(huán)境溫度自動調節(jié)電風扇啟停與轉速，在實際生活的使用中，溫控風扇不僅可節(jié)省寶貴的電資源，也大大方便了人們的生活和生產。本設計為一種溫控風扇系統(tǒng)，具有靈敏的溫度感測和顯示功能，系統(tǒng)采用STC12C5A60S2單片機作為控制平臺對風扇轉速進行控制。利用DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集實時溫度，經單片機的PWM控制光耦，光耦將單片機的信號和風扇的控制隔離，這樣實現(xiàn)了風扇高電壓的控制，光耦控制三極管的放大倍數(shù)，實現(xiàn)了風扇的控制。關鍵詞：溫控風扇，單片機，DS18B20，自動控制BasedonthedesignandmanufactureofintelligentremotecontrolfanAbstractIntoday'ssocietyhasenteredtheelectronicinformationcompletely,thetemperaturecontrollerinallwalksoflifehavebeenfullyutilized.Hasthefunctionofreal-timemonitoringoftemperaturetoensuretheindustrialinstruments,measuringtools,agriculturalplantingofnormaloperation,itisthebiggestcharacteristicofreal-timemonitorthesurroundingtemperature,andcancontrolthemotoroperationtochangethetemperatureatthesametime.ItiswidelyusedandpopularizebroughtconveniencetoPeople'sDailylives.Inthehotsummer,

peopleuse

coolingfan;

intheindustrialproduction,

isusedtoheat

theelectricfan

largemachinery.

Withthecontinuousdevelopment

ofthetechnology

oftemperaturecontrol,

temperaturecontrolledelectricfan

emergeasthetimesrequire

graduallyinto

people'slives.

Temperaturecontrolledelectricfan

canbeadjustedautomatically

stop

and

start

thefan

speed

accordingtotheenvironmenttemperature,

the

use

ofreallife,

temperaturecontrolledfan

notonlycansave

powerresources

valuable,

butalsogreatlyfacilitatethe

people'slifeandproduction.Thisdesignis

atemperaturecontrolledfan

system,

with

thesensitivetemperature

sensingfunctionof

measurementand

display,

thesystem

usesSTC12C5A60S2microcontrollerasthecontrol

platform

tocontrol

fanspeed.

Thereal-timecollectionof

temperatureusing

DS18B20digitaltemperaturesensor,controlopticalcoupler

by

SCMPWM,

optocoupler

isolationcontrol

high

voltage,

optocoupler

controltriode

amplification,control

high

voltage,

optocoupler

controltriode

amplification,realizesthe

fan

control.Keywords:Temperaturecontrolfan,

MCU,

DS18B20,automaticcontrol前言在現(xiàn)代社會中，風扇被廣泛的應用，發(fā)揮著舉足輕重的作用，如夏天人們用的散熱風扇、工業(yè)生產中大型機械中的散熱風扇以及現(xiàn)在筆記本電腦上廣泛使用的智能CPU風扇等。而隨著溫度控制技術的發(fā)展，為了降低風扇運轉時的噪音以及節(jié)省能源等，溫控風扇越來越受到重視并被廣泛的應用。隨著單片機在各個領域的廣泛應用，許多用單片機作控制的溫度控制系統(tǒng)也應運而生，如基于單片機的溫控風扇系統(tǒng)。它使風扇根據(jù)環(huán)境溫度的變化實現(xiàn)自動啟停，使風扇轉速隨著環(huán)境溫度的變化而變化，實現(xiàn)了風扇的智能控制。它的設計為現(xiàn)代社會人們的生活以及生產帶來了諸多便利，在提高人們的生活質量、生產效率的同時還能節(jié)省風扇運轉所需的能量。本文設計了基于單片機的智能溫控風扇系統(tǒng)，用單片機為控制器，利用溫度傳感器DS18B20作為溫度采集元件，并根據(jù)采集到的溫度，通過單片機的PWM控制光耦的發(fā)光強度，再通過光耦來控制TIP122達林頓三極管放大，來驅動風扇。通過人體感應模塊來確定風扇是否具備開啟條件。

第一章設計目的和意義1.1研究本課題的目的生活中，我們經常會使用一些與溫度有關的設備。比如，現(xiàn)在雖然不少城市家庭用上了空調，但在占中國大部分人口的農村地區(qū)依舊使用電風扇作為降溫防暑設備，春夏（夏秋）交替時節(jié)，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，當人入睡后，應該逐步減小轉速，以免使人感冒。雖然風扇都有調節(jié)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，而普遍采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后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打開風扇，增加定時器時間，非常麻煩，而且可能多次定時后最后一次定時時間太長，在溫度降低以后風扇依舊繼續(xù)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。又比如在較大功率的電子產品散熱方面，現(xiàn)在絕大多數(shù)都采用了風冷系統(tǒng)，利用風扇引起空氣流動，帶走熱量，使電子產品不至于發(fā)熱燒壞。要使電子產品保持較低的溫度，必須用大功率、高轉速、大風量的風扇，而風扇的噪音與其功率成正比。如果要低噪音，則要減小風扇轉速，又會引起電子設備溫度上升，不能兩全其美。所以設計了這套溫控風扇系統(tǒng)。1.2研究本課題的意義及發(fā)展當今社會已經完全進入了電子信息化，溫度控制器在各行各業(yè)中已經得到了充分的利用。具有對溫度進行實時監(jiān)控的功能，以保證工業(yè)儀器，測量工具，農業(yè)種植的正常運作，它的最大特點是能實時監(jiān)控周圍溫度的高低，并能同時控制電機運作來改變溫度。它的廣泛應用和普及給人們的日常生活帶來了方便。智能溫控風扇是用單片機系統(tǒng)來完成的一個小型的控制系統(tǒng)。大多數(shù)設計都是采用STC89C51單片機設計的智能風扇，用STC89C51單片機作為中央處理器，其內部包含了定時器、程序儲蓄器數(shù)據(jù)儲蓄器等硬件。溫度傳感器多數(shù)采用DS18B20，其高度集成化，大大降低了外接放大轉換等電路的誤差因素，溫度誤差小，溫度辨別力極高。但是一般的設計都不具有人體感應的功能，人體感應系統(tǒng)功能更具有人性化，人們用起來將會更加方便。本系統(tǒng)采用的是STC89C51單片機的升級版STC12C5A60S2單片機，高精度集成溫度傳感器也是DS18B20，用單片機控制，能顯示實時溫度，并根據(jù)使用者設定的溫度自動在相應溫度時作出小風、大風、停機動作，精確度高，動作準確，具有人體感應系統(tǒng)。

第二章總體設計方案2.1設計要求本設計為一種溫控風扇系統(tǒng)，具有靈敏的溫度感測和顯示功能，系統(tǒng)采用STC12C5A60S2單片機作為控制平臺對風扇轉速進行控制。利用DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集實時溫度，經單片機的PWM控制光耦，光耦將單片機的信號和風扇的控制隔離，這樣實現(xiàn)了風扇高電壓的控制，光耦控制三極管的放大倍數(shù)，實現(xiàn)了風扇的控制。（1）要求完成紅外遙控器控制風扇；（2）要求完成LCD1602液晶顯示年月日和具體時間以及溫度等信息；（3）要求完成單片機的PWM控制光耦，光耦來改變三極管放大的倍數(shù)，從而達到驅動高于本設計電壓的風扇；（4）要求完成人體感應模塊檢測人體信號；（5）要求完成DS18B20檢測溫度。2.2設計方案2.2.1總體設計方案液晶顯示驅動電路復位電路單片液晶顯示驅動電路復位電路單片機風扇風扇晶振電路風扇驅動電路晶振電路風扇驅動電路溫度采集電路紅外接收電路溫度采集電路紅外接收電路1302時鐘電路1302時鐘電路EEPROM電路人體感應電路EEPROM電路人體感應電路圖2-1系統(tǒng)框圖2.3模塊的功能2.3.1無線紅外模塊紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來發(fā)出經過調制的紅外光波；紅外接收電路由紅外接收二極管、三極管或硅光電池組成，它們將紅外發(fā)射器發(fā)射雕紅外光轉換為相應的電信號，再送后置放大器。2.3.2人體感應模塊熱釋電的主控芯片是BISS0001，是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件即可構成被動式熱釋電紅外開關，故能自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風扇、烘干機和自動洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。2.3.3DS1302時鐘模塊DS1302是Dallas公司生產的一種實時時鐘芯片。它通過串行方式與單片機進行數(shù)據(jù)傳送，能夠向單片機提供包括秒、分、時、日、月、年等在內的實時時間信息，并可對月末日期、閏年天數(shù)自動進行調整；它還擁有用于主電源和備份電源的雙電源引腳，在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。另外，它還能提供31字節(jié)的用于高速數(shù)據(jù)暫存的RAM。2.3.4EEPROM存儲電路AT24C02是美國Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM，內含256×8位存儲空間，具有工作電壓寬(2.5～5.5V)、擦寫次數(shù)多(大于10000次)、寫入速度快(小于10ms)、抗干擾能力強、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點。而且他是采用了I2C總線式進行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件，占用很少的資源和I／O線，并且支持在線編程，進行數(shù)據(jù)實時的存取十分方便。AT24C02中帶有的片內地址寄存器。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加1，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。

第三章總體設計電路3.1最小系統(tǒng)3.1.1簡介STC12C5A60S2系列單片機是宏晶科技生產的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內部集成MAX810專用復位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉換(250K/S),針對電機控制，強干擾場合。是增強型8051CPU，1T，單時鐘/機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。STC12C5A60S2系列工作電壓為5.5V-3.3V（5V單片機）STC12LE5A60S2系列工作電壓為3.6V-2.2V（3V單片機）。工作頻率范圍為0-35MHz，相當于普通8051的0～420MHz。3.1.2STC12C5A60S2系列單片機的A/D轉換器的結構STC12C5A60S2系列單片機的A/D轉換口在P1口（P1.7-P1.0）,有8路10位高速A/D轉換器，速度可達到250KHz（25萬次/秒）。8路電壓輸入型A/D，可做溫度檢測、電源電壓檢測、按鍵掃描、頻譜檢測等。上電復位后P1口為弱上拉型I/O口，用戶可以通過軟件設置將8路中的任何一路設置為A/D轉換，不需作為A/D使用的I/O口可以繼續(xù)作為I/O口使用。3.1.3單片機最小系統(tǒng)設計單片機最小系統(tǒng)，或者稱為最小應用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)。對51系列單片機來說，最小系統(tǒng)一般應該包括:單片機、晶振電路、復位電路。下面給出一個51單片機的最小系統(tǒng)電路圖。圖3-1stc12c5A60S2和上拉電阻圖3-2復位電路和晶振電路復位電路：電阻給電容充電，電容的電壓緩慢上升直到vcc，沒到vcc時芯片復位腳近似低電平，于是芯片復位，接近vcc時芯片復位腳近高電平，于是芯片停止復位，復位完成。晶振電路：晶振是給單片機提供工作信號脈沖的，這個脈沖就是單片機的工作速度，比如12M晶振，單片機工作速度就是每秒12M當然，單片機的工作頻率是有范圍的，不能太大一般24M就不上去了，不然不穩(wěn)定。晶振與單片機的腳XTAL0和腳XTAL1構成的振蕩電路中會產生偕波(也就是不希望存在的其他頻率的波)這個波對電路的影響不大，但會降低電路的時鐘振蕩器的穩(wěn)定性，為了電路的穩(wěn)定性起見，ATMEL公司只是建議在晶振的兩引腳處接入兩個10pf-50pf的瓷片電容接地來削減偕波對電路的穩(wěn)定性的影響。P0口的上拉電阻：P0口作為I/O口輸出的時候時，輸出低電平為0，輸出高電平為高組態(tài)。也就是說P0，口不能真正的輸出高電平，給所接的負載提供電流，因此必須接上拉電阻（一電阻連接到VCC），由電源通過這個上拉電阻給負載提供電流。由于P0口內部沒有上拉電阻，是開漏的，不管它的驅動能力多大，相當于它是沒有電源的，需要外部的電路提供，絕大多數(shù)情況下P0口是必需加上拉電阻的。

1.一般單片機的P0口在作為地址/數(shù)據(jù)復用時不接上拉電阻。

2.作為一般的I/O口時用時，由于內部沒有上拉電阻，故要接上上拉電阻。

3.當p0口用來驅動PNP管子的時候，就不需要上拉電阻，因為此時的低電平有效。4.當P0口用來驅動NPN管子的時候，就需要上拉電阻的，因為此時只有當P0為1時候，才能夠使后級端導通。3.2電源設計本設計是用9V電池供電，9V電壓是對風扇供電，9V電壓能使風扇的轉動更加明顯。單片機內部是5V供電的，通過L7805把9V電壓轉換成5V電壓，電容的作用是濾波具體見圖3-3所示圖3-3L7805原理3.3傳感器3.3.1溫度傳感器DS18B20的特點（1）采用獨特的單總線接口方式，即只有一根信號線與控制器相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向通信，不需要外部元件；（2）測量結果直接輸出數(shù)字溫度信號，以單總線串行傳送給控制器，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力；（3）支持多點組網功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三根線上，實現(xiàn)組網多點測量；（4）適應電壓范圍寬3.0-5.5V，不需要備份電源、可用數(shù)據(jù)線供電，溫度測量范圍為-55℃~125℃，-10℃~85℃時測量精度為±0.5℃；（5）通過編程可實現(xiàn)9~12位的數(shù)字值讀數(shù)方式，對應的可分辨溫度分別為0.5℃，0.25℃，0.125℃，0.0625℃，實現(xiàn)高精度測溫；（6）負壓特性。電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。封裝圖及內部構造。見圖3-4、3-5圖3-4DS18B20外部結構框圖圖3-5DS18B20內部結構框圖2、引腳功能介紹NC:空引腳,懸空不使用;VDD:可選電源腳,電源電壓范圍3~5.5V。工作于寄生電源時,此引腳應接地;I/O:數(shù)據(jù)輸入/輸出腳,漏極開路,常態(tài)下高電平。DS18B20采用3腳TO-92封裝或8腳SOIC及CSP封裝方式。圖3-5所示為DS18B20的內部結構框圖，它主要包括寄生電源、溫度傳感器、64位光刻ROM及單總線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器（內含便箋式RAM）、存儲與控制邏輯、用于存儲用戶設定的溫度上下限值的TH和TL觸發(fā)器、結構寄存器、8位循環(huán)冗余校驗碼（CRC）發(fā)生器等八部分。見圖3-6圖3-6DS18B20的封裝人體感應模塊圖3-7人體感應模塊原理圖BISS0001的主要功能如下：1.為CMOS數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?；2.具有獨立的高輸入阻抗運算放大器，可與多種傳感器匹配進行信號處理；3.帶有雙向鑒幅器，可有效抑制干擾；4.內設延遲時間定時器和封鎖時間定時器；5.結構新穎，穩(wěn)定可靠，調解范圍寬；6.內置參考電壓，工作電壓范圍為2～6V。圖3-8人體感應模塊接線3.3.2紅外傳感器紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由德國科學家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射,他將太陽光用三棱鏡分解開，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計，試圖測量各種顏色的光的加熱效應。結果發(fā)現(xiàn)，位于紅光外側的那支溫度計升溫最快。因此得到結論：太陽光譜中，紅光的外側必定存在看不見的光線，這就是紅外線。也可以當作傳輸之媒界。太陽光譜上紅外線的波長大于可見光線，波長為0.75～1000μm。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長為0.75～1.50μm之間；中紅外線，波長為1.50～6.0μm之間；遠紅外線，波長為6.0～l000μm之間。見圖3-9圖3-9紅外遙控器及編碼一體化紅外線接收器是一種集紅外線接收和放大整形于一體，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號兼容的所有工作，而體積又很小巧，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸，廣泛用于電視機、衛(wèi)星接收機、VCD、DVD、音響、空調等家用電器中接收紅外信號。見圖3-10圖3-10紅外接收電路3.3.3DS1302時鐘DS1302時鐘芯片內主要包括移位寄存器、控制邏輯電路、振蕩器。DS1302與單片機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送依靠RST，I/O，SCLK三根端線即可完成。其工作過程可概括為：首先系統(tǒng)RST引腳驅動至高電平，然后在SCLK時鐘脈沖的作用下，通過I/O引腳向DS1302輸入地址/命令字節(jié)，隨后再在SCLK時鐘脈沖的配合下，從I/O引腳寫入或讀出相應的數(shù)據(jù)字節(jié)。因此,其與單片機之間的數(shù)據(jù)傳送是十分容易實現(xiàn)的，DS1302的引腳排列及內部結構圖見圖3-11：DS1302引腳說明：X1，X232.768kHz晶振引腳GND地線RST復位端I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出端口圖3-11DS1302管腳圖SCLK串行時鐘端口圖3-11DS1302管腳圖VCC1慢速充電引腳VCC2電源引腳時鐘芯片DS1302的接口電路及工作原理見圖3-12：圖3-12DS1302與MCU接口電路上圖為DS1302的接口電路，其中VCC1為后備電源，VCC2為主電源。VCC1在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源并提供低功率的電池備份。VCC2在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運用方式中VCC1連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時間信息以及數(shù)據(jù)。3.4LCD液晶顯示電路在單片機系統(tǒng)中應用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。（1）引腳說明：第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。（2）1602LCD的RAM地址映射以及標準字庫表LCD1602液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器已經存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符圖有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母。它的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的（說明：1為高電平，0為低電平）。指令1：清顯示，指令碼01H，光標復位到地址00H位置。指令2：光標復位，光標返回到地址00H。指令3：光標和顯示模式設置I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移。S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關控制。D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示。C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標。B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標或顯示移位S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。指令6：功能設置命令DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線。N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示。F：低電平時顯示5X7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符（有些模塊是DL：高電平時為8位總線，低電平時為4位總線）。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設置。指令8：DDRAM地址設置。指令9：讀出忙信號和光標地址。BF為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙，模塊就能接收相應的命令或者數(shù)據(jù)。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經被廣泛應用在便攜式電腦、數(shù)字攝像機、PDA移動通信工具等眾多領域。本設計的灰度調節(jié)是采用10k電阻和1k電阻分壓的形式，灰度適中。液晶顯示電路見圖3-13圖3-13液晶顯示電路3.5風扇驅動風扇的驅動采用的是TIP122達林頓三極管，三極管的放大倍數(shù)采用的是光耦，這樣就可以通過單片機的pwm間接的控制風扇，而風扇的電壓也不會局限于5V，此設計選用的風扇是5~12V。見圖3-14圖3-14風扇驅動電路TLP521是可控制的光電藕合器件，光電耦合器廣泛作用在電腦終端機，可控硅系統(tǒng)設備，測量儀器，影印機，自動售票，家用電器，如風扇，加熱器等電路之間的信號傳輸，使之前端與負載完全隔離，目的在于增加安全性，減小電路干擾，減化電路設計。達林頓管IC，一般都是用來驅動功率稍微大一點的被動器件的，而驅動的被動器件里，有很大一部分是感性的，如繼電器、馬達、電磁閥等，這些感性器件在關斷瞬間會產生很高的自感電動勢（自感電壓），低的10多伏，高的幾十伏，甚至幾百伏，這么高的電壓很容易把達林頓管打壞，甚至打壞電路中的其它元器件，所以需要在感性器件上并聯(lián)一個二極管，用來續(xù)流（就是把那個自感高壓放掉），保護IC和其它器件不受破壞，此續(xù)流二極管正極接2803輸出端(即電感器件的一端），負極接驅動電源（也就是電感器件的另一端）。在內部設計了二極管以后，用戶在使用的時候不需要外接二極管，在同時驅動多路器件的時候可以節(jié)省PCB空間，節(jié)約成本、方便走線。見圖3-15圖3-15TIP122內部電路并聯(lián)電阻R1，R2起分流作用，使對溫度敏感的穿透電流多了一個通路，就不會全部進入下一級的基極，同時并聯(lián)電阻降低了發(fā)射結反向電阻，管子截止時發(fā)射極不易被反向電壓擊穿，但是電阻也增加了前級的負載。

第四章系統(tǒng)軟件設計4.1軟件介紹用KeilC51開發(fā)系統(tǒng)和Protel99SE進行軟件設計。4.2主程序流程圖首先將定時器、IIC控制總線、DS1302時鐘、1602LCD液晶顯示器初始化，讀取IIC控制總線內的數(shù)據(jù)和溫度值。然后進入while循環(huán)，繼續(xù)讀取溫度值，判斷是否有人，如果沒有人則風扇關閉，如果有人則開啟風扇，從而根據(jù)溫度來控制風扇的轉速。然后讀取時鐘芯片的時鐘數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳送到DS1302時鐘顯示，判斷是否到達定時時間，如果沒到時間，則直接到紅外信號處理，如果到達時間，則轉到自動控制模式，然后到紅外信號處理。見圖4-1所示圖4-1主程序框圖4.3DS18B20子程序流程圖先對DS18B20初始化，再進行ROM操作命令，最后才能對存儲器操作，數(shù)據(jù)操作。DS18B20每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通信協(xié)議。如主機控制DS18B20完成溫度轉換這一過程，根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，須經三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位，復位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預定的操作。見圖4-2所示圖4-2DS18B20程序流程圖4.4轉速調節(jié)子程序流程圖首先的前提是有人才會執(zhí)行，然后判斷溫度，當溫度小于30度時占空比是百分之零，風扇的檔位為0檔。當溫度是大于30度小于32度時占空比是百分之五十風扇的檔位是1檔。當溫度大于32小于34時占空比是百分之九十，風扇的檔位為2檔。檔溫度大于34度時占空比是百分之百，風扇的檔位為3檔。見圖4-3所示圖4-3轉速調節(jié)子程序流程圖

第五章系統(tǒng)調試5.1傳感器DS18B20溫度采集部分調試由于數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20的高度集成化，為軟件的設計和調試帶來了極大的簡便，小體積、低功耗、高精度為控制電機的精度和穩(wěn)定提供了可能。軟件設計采用P3.5口為數(shù)字溫度輸入口，但是需要對輸入的數(shù)字信號進行處理后才能顯示，從而多了溫度轉換程序。通過軟件設計，實現(xiàn)了對環(huán)境溫度的連續(xù)檢測。在溫度轉換程序中，為了能夠正確的檢測并顯示溫度的小數(shù)位，程序中把檢測的溫度與10相乘后，再按一個三位的整數(shù)來處理。如把24.5變?yōu)?45來處理，這樣為程序的編寫帶來了方便。系統(tǒng)調試中為驗證DS18B20是否能在系統(tǒng)板上工作，將手心靠攏或者捏住芯片，即可發(fā)現(xiàn)溫度顯示的前兩位溫度也迅速升高，驗證了DS18B20能在系統(tǒng)板上工作。由于DS18B20為3個引腳，因此在調試過程中因注意其各個引腳的對應位置，以免將其接反而是芯片不能工作甚至燒毀芯片。見圖5-1,5-2圖5-1總體實物圖圖5-2LED顯示5.2風扇調速電路部分調試在本設計中，采用了三極管驅動風扇，軟件設置了P1.3口輸出不同的PWM波形，通過光耦控制三極管的放大作用驅動直流電機轉動，通過軟件中程序設定，當有人體信號時根據(jù)不同溫度輸出不同的PWM波，從而得到不同的占空比控制風扇見圖5-3是轉動中的風扇，用遙控器中的1、2、3來控制風速，0可以關閉風扇。圖5-3遙控器調節(jié)風速5.3人體感應模塊的測試在本設計中，熱釋電的主控芯片是BISS0001，是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路。利用紅外遙控器將手動控制切換到自動控制，即人體感應系統(tǒng)控制見圖5-4所示圖5-4LED顯示當溫度達到三十度的時候風扇會隨之轉動，紅外遙控器也不你能對其進行控制見圖5-5所示圖5-5風扇轉動

結論本次設計的系統(tǒng)以單片機為控制核心，以溫度傳感器DS18B20檢測環(huán)境溫度，實現(xiàn)了根據(jù)環(huán)境溫度變化調節(jié)不同的風扇電機轉速，液晶顯示時間及溫度信息，能連續(xù)穩(wěn)定的顯示環(huán)境溫度和檔位，并能通過紅外遙控器設置不同的參數(shù)，實現(xiàn)了基于單片機的溫控風扇的設計。該設計的不足之處是沒有加入聲控系統(tǒng)，如果加入一個聲音傳感器，用聲音控制風扇的轉動，設計將會更具人性化，設計將變得完美。本系統(tǒng)設計可推廣到各種電動機的控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)電動機的轉速調節(jié)。在生產生活中，本系統(tǒng)可用于簡單的日常風扇的智能控制，為生活帶來便利；在工業(yè)生產中，可以改變不同的輸入信號，實現(xiàn)對不同信號輸入控制電機的轉速，進而實現(xiàn)生產自動化，如在電力系統(tǒng)中可以根據(jù)不同的負荷達到不同的電壓信號，再由電壓信號調節(jié)不同的發(fā)電機轉速，進而調節(jié)發(fā)電量，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化調節(jié)。綜上所述，該系統(tǒng)的設計和研究在社會生產和生活中具有重要地位。參考文獻（1）中文專著：[1]李光飛．單片機課程設計實例指導．北京：北京航空航天大學出版社，2004,6-10[2]金發(fā)慶.傳感器技術與應用.北京:機械工業(yè)出版社,2008,89-103[3]張毅剛．單片機原理及應用．北京：高等教育出版社，2009,55-89[4]李玉峰．MCS-51系列單片機原理與接口技術．北京：人民郵電出版社，2006,12-23[5]李朝青.單品機原理及接口技術.北京:北京航空航天大學出版社,2008，33-65[6]李全利．單片計原理及接口技術．北京：高等教育出版社，2004,36-78[7]康華光．電子技術基礎（模擬部分）．北京：高等教育出版社，2007，52-83[8]周航慈．單片機程序設計基礎．北京：北京航空航天大學出版社，2009,9-23[9]胡?。畣纹瑱C原理及接口技術實踐教程．北京：機械工業(yè)出版社，2010,95-142[10]沙占友.集成溫度傳感器原理與應用.北京:機械工業(yè)出版社,2011,46-56[11]劉君華.智能傳感器系統(tǒng).西安:電子科技大學出版社,2003,49-57[12]高西全,丁玉玉.數(shù)字信號處理.西安:電子科技大學出版社,2008,33-42（2）中文學術論文：[1]陳躍東.DS18B20集成溫度傳感器原理與應用.安徽:安徽機電學院學報,2012.（3）互聯(lián)網文獻：[1]蔣雅嫻.紅外線傳感器原理./article/271250.htm,2015-03-19[2]電子發(fā)燒友.紅外線傳感器的工作原理./dianzichangshi/20100917223358.html，2010-09-17外文文獻：[1]BSchneier．AppliedCrytography：Algorithms，andSourceCodeinC[J]．NewYork：JoneWiley&Sons.1994．12~106[2]Intel:BenjaminJun，PaulKocher．ThelntelRandomNumberGenerator[J]．WhitePaperPreparedforlntelCorporation，April22，l999.4~89

附錄附錄1：SCMisalsoknownasmicro-controller(MicrocontrollerUnit),commonlyusedlettersoftheacronymMCUthatitwasfirstusedinindustrialcontrol.OnlyasinglechipbytheCPUchipdevelopedfromadedicatedprocessor.ThefirstdesignisbyalargenumberofperipheralsandCPUonachipinthecomputersystem,smaller,moreeasilyintegratedintoacomplexanddemandingonthevolumecontroldevicewhich.INTEL'sZ80isthefirstdesignedinaccordancewiththisideaprocessor,thenonthedevelopmentofmicrocontrolleranddedicatedprocessorshavepartedways.Are8-bitmicrocontrollerearlyor4bits.OneofthemostsuccessfulistheINTEL8031,forasimple,reliableandgoodperformancewasalotofpraise.Thendevelopedin8031outofMCS51MCUSystems.SCMsystemsbasedonthissystemuntilnowisstillwidelyused.Withtheincreasedrequirementsofindustrialcontrolfield,begana16-bitmicrocontroller,becausethecostisnotsatisfactorybuthavenotbeenverywidelyused.After90yearswiththegreatdevelopmentofconsumerelectronics,microcontrollertechnologyhasbeenahugeincrease.WithINTELi960series,especiallythelaterseriesofwidelyusedARM,32-bitmicrocontrollerquicklyreplacehigh-end16-bitMCUstatusandenterthemainstreammarket.Thetraditional8-bitmicrocontrollerperformancehavebeentherapidincreasecapacityincreasecomparedto80thenumberoftimes.Currently,high-end32-bitmicrocontrollerclockedover300MHz,theperformancecatchingthemid-90'sdedicatedprocessor,whiletheaveragemodelpricesfalltooneU.S.dollars,themosthigh-endmodelonly10dollars.ModernSCMsystemsarenolongeronlyinthedevelopmentanduseofbaremetalenvironment,alargenumberofproprietaryembeddedoperatingsystemiswidelyusedinthefullrangeofSCM.Thehandheldcomputersandcellphonesasthecoreprocessingofhigh-endmicrocontrollercanevenuseadedicatedWindowsandLinuxoperatingsystems.SCMismoresuitablethanthespecificprocessorusedinembeddedsystems,soitwasuptotheapplication.InfactthenumberofSCMistheworld'slargestcomputer.Modernhumanlifeusedinalmosteverypieceofelectronicandmechanicalproductswillbeintegratedsinglechip.Phone,telephone,calculator,homeappliances,electronictoys,handheldcomputersandcomputeraccessoriessuchasamousewitha1-2inboththeDepartmentofSCM.PersonalcomputerwillhavealargenumberofSCMinthework.Generalcarwithmorethan40SCM,complexindustrialcontrolsystemsmayevenhavehundredsofSCMinthesametimework!SCMisnotonlyfarexceedsthenumberofPCandothercomputingthesum,orevenmorethanthenumberofhumanbeingsSinglechip,alsoknownassingle-chipmicrocontroller,itisnotcompleteacertainlogicchips,buttoacomputersystemintegratedintoachip.Equivalenttoamicro-computer,andcomputerthanjustthelackofamicrocontrollerI/Odevices.Generaltalk:achipbecomesacomputer.Itssmallsize,lightweight,cheap,forthestudy,applicationanddevelopmentoffacilitiesprovided.Atthesametime,learningtousetheMCUistounderstandtheprincipleandstructureofthecomputerthebestchoice.SCMandthecomputerfunctionsinternallywithsimilarmodules,suchasCPU,memory,parallelbus,thesameeffectaswell,andharddiskmemorydevices,anddifferentisitsperformanceofthesecomponentswererelativelyweakmanyofourhomecomputer,butthepriceislow,usuallynotmorethan10yuanyoucandowithitsomecontrolforaclassisnotverycomplicatedelectricalworkisenoughof.Weareusingautomaticdrumwashingmachine,smokehood,VCDandsoonapplianceswhichcouldseeitsshadow!ItisprimarilyasacontrolsectionofthecorecomponentsItisanonlinereal-timecontrolcomputer,control-lineisthatthesceneisneededisastrongeranti-jammingability,lowcost,andthisis,andoff-linecomputer(suchashomePC),themaindifference.SinglechipMCUisthroughrunning,andcanbemodified.Throughdifferentprocedurestoachievedifferentfunctions,inparticularspecialuniquefeatures,thisisanotherdevicemucheffortneedstobedone,somegreateffortsareverydifficulttodo.Anotverycomplexfunctionsifthe50'swiththeUnitedStatesdeveloped74series,orthe60'sCD4000seriesofthesepurehardwarebuttoned,thenthecircuitmustbealargePCBboard!ButiftheUnitedStatesifthe70'swithaseriesofsuccessfulSCMmarket,theresultwillbeadrasticchange!Justbecauseyouarepreparedbymicrocomputerprogramscanachievehighintelligence,highefficiencyandhighreliability!Asthemicrocontrolleronthecost-sensitive,sonowthedominantsoftwareorthelowestlevelassemblylanguage,whichisthelowestlevelinadditiontomorethanbinarymachinecodelanguage,andassolowwhyistheuse?Manyhigh-levellanguagehasreachedthelevelofvisualprogrammingWhyisnotit?ThereasonissimplythatthereisnohomecomputerasasinglechipCPU,notashardasamassstoragedevice.Avisualizationofsmallhigh-levellanguageprogramwhichevenifonlyonebutton,willreachtensofKofsize!ForthehomePC'sharddriveintermsofnothing,butintermsoftheMCUisnotacceptable.SCMintheutilizationofhardwareresourcestobeveryhighforthejobsoalthoughtheoriginalisstillinthecompilationofalotofuse.Thesametoken,ifthegiantcomputeroperatingsystemandapplicationsrunuptogethomePC,homePC,alsocannotaffordto.Canbesaidthatthetwentiethcenturyacrossthethree"power"era,thatis,theageofelectricity,theelectronicageandhasenteredintothecomputerage.However,thiscomputer,usuallyreferstothepersonalcomputer,referredtoasPC.Itconsistsofthehost,keyboard,monitorandothercomponents.Anothertypeofcomputer,mostpeopledonotknowhow.Thiscomputeristogiveallkindsofintelligentmachinessinglechip(alsoknownasmicro-controller).Asthenamesuggests,thiscomputersystemtookonlyaminimalintegratedcircuit,canbeasimpleoperationandcontrol.Becauseitissmall,usuallyhiddeninthechargedmechanical"stomach"in.Itisinthedevice,likethehumanbrainplaysarole,itgoeswrong,thewholeplantwasparalyzed.Now,thismicrocontrollerhasaverybroadfieldofuse,suchassmartmeters,real-timeindustrialcontrol,communicationsequipment,navigationsystems,andhouseholdappliances.OnceallkindsofproductswereusingSCM,canservetoupgradetheeffectivenessofproducts,oftenintheproductnameprecededbytheadjective-"intelligent,"suchasintelligentwashingmachines.Nowsometechnicalpersonneloffactoriesorotheramateurelectronicsdeveloperstoengageinoutofcertainproducts,notthecircuitistoocomplicated,thatfunctionistoosimpleandcaneasilybecopied.Thereasonmaybestuckintheproductdidnotuseamicrocontrollerorotherprogrammablelogicdevice.SCMhistorySCMwasborninthelate20thcentury,70,experiencedSCM,MCU,SOCthreestages.

Firstmodel

1.SCMthesinglechipmicrocomputer(SingleChipMicrocomputer)stage,mainlyseekingthebestofthebestsingleformofembeddedsystemsarchitecture."Innovationmodel"success,layingtheSCMandgeneralcomputercompletelydifferentpathofdevelopment.Intheopenroadofindependentdevelopmentofembeddedsystems,IntelCorporationcontributed.2.MCUthemicro-controller(MicroControllerUnit)stage,themaindirectionoftechnologydevelopment:expandingtomeettheembeddedapplications,thetargetsystemrequirementsforthevariousperipheralcircuitsandinterfacecircuits,highlighttheobjectofintelligentcontrol.Itinvolvestheareasassociatedwiththeobjectsystem,therefore,thedevelopmentofMCU'sresponsibilityinevitablyfallsonelectrical,electronicsmanufacturers.Fromthispointofview,IntelfadedMCUdevelopmenthasitsobjectivefactors.InthedevelopmentofMCU,themostfamousmanufacturersasthenumberofPhilipsCorporation.Philipscompanyinembeddedapplications,itsgreatadvantage,theMCS-51single-chipmicro-computerfromtherapiddevelopmentofthemicro-controller.Therefore,whenwelookbackatthepathofdevelopmentofembeddedsystems,donotforgetIntelandPhilipsinHistory.

EmbeddedSystems

Embeddedsystemmicrocontrollerisanindependentdevelopmentpath,theMCUimportantfactorinthedevelopmentstage,isseekingapplicationstomaximizethesolutiononthechip;Therefore,thedevelopmentofdedicatedsinglechipSOCtrendofthenaturalform.Asthemicroelectronics,ICdesign,EDAtoolsdevelopment,applicationsystembasedonMCUSOCdesignhavegreaterdevelopment.Therefore,theunderstandingofthemicrocontrollerchipmicrocomputercanbe,extendedtothesingle-chipmicro-controllerapplications.MCUapplicationsSCMnowpermeateallareasofourlives,whichisalmostdifficulttofindtracesofthefieldwithoutSCM.Missilenavigationequipment,aircraft,alltypesofinstrumentcontrol,computernetworkcommunicationsanddatatransmission,industrialautomation,real-timeprocesscontrolanddataprocessing,extensiveuseofvarioussmartICcard,civilianluxurycarsecuritysystem,videorecorder,camera,fullyautomaticwashingmachinecontrol,andprogram-controlledtoys,electronicpet,etc.,whichareinseparablefromthemicrocontroller.Nottomentiontheareaofrobotcontrol,intelligentinstruments,medicalequipmentwas.Therefore,theMCUlearning,developmentandapplicationofthelargenumberofcomputerapplicationsandintelligentcontrolofthescientists,engineers.

SCMiswidelyusedininstrumentsandmeters,householdappliances,medicalequipment,aerospace,specializedequipment,intelligentmanagementandprocesscontrolfields,roughlydividedintothefollowingseveralareas:IntheapplicationofIntelligentInstruments

SCMhasasmallsize,lowpowerconsumption,controllingfunction,expansionflexibility,theadvantagesofminiaturizationandeaseofuse,widelyusedinstrument,combiningdifferenttypesofsensorscanberealizedZhuruvoltage,power,frequency,humidity,temperature,flow,speed,thickness,angle,length,hardness,elemental,physicalpressuremeasurement.SCMmakesuseofdigitalinstruments,intelligence,miniaturization,andfunctionalitythanelectronicordigitalcircuitsmorepowerful.Suchasprecisionmeasuringequipment(powermeter,oscilloscope,variousanalyticalinstrument).Intheindustrialcontrolapplication

WiththeMCUcanconstituteavarietyofcontrolsystems,dataacquisitionsystem.SuchasfactoryassemblylineofintelligentcontrolInHouseholdAppliances

canbesaidthattheappliancesarebasicallyusingSCM,praisefromtheelectricrice,washingmachines,refrigerators,airconditioners,colorTV,andotheraudiovideoequipment,totheelectronicweighingequipment,varied,andomnipresent.

4.Inthefieldofcomputernetworksa