單片機下的智能遙控風扇控制探析

郭新成

摘要：溫控風扇因為安全可靠、節(jié)能環(huán)保和價格低廉等各種優(yōu)點而得到了非常廣泛的應用。本文探討了單片機下智能遙控風扇控制系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)步驟，以期為研究本課題的學者提供理論參考。

關(guān)鍵詞：單片機 智能遙控風扇 溫度傳感器 控制系統(tǒng)

中圖分類號：TM925文獻標識碼：A文章編號：1009-5349（2017）11-0189-01

因為溫控風扇非常便宜，同時具備操作簡單和省電等特點，在現(xiàn)階段受到了人們的大力追捧。STC12C5A60S2單片機條件下的智能風扇控制系統(tǒng)使用按鍵和遙控方法，通過手動操作來實現(xiàn)調(diào)節(jié)速度的目的，能夠按照溫度的高低來改變轉(zhuǎn)動的速度，同時可以通過風扇的自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來達到模擬自然風的運轉(zhuǎn)模式的目的，為人們的生活帶來了非常多的便利。

為了讓普通的風扇具備遠程無線遙控和溫度控制等智能化的功能，筆者研究了在STC12C5A60S2單片機條件下的智能風扇控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)通過溫度傳感器的作用，把獲取的溫度數(shù)據(jù)通過H橋來實現(xiàn)風扇電機的驅(qū)動，這種辦法更加安全可靠，同時節(jié)能環(huán)保，價格低廉，具有非常寬泛的應用空間。

一、單片機下的智能風扇控制系統(tǒng)的總體設(shè)計

單片機下的智能風扇控制系統(tǒng)中，使用單線為接口方式的DS18B20 數(shù)字溫度傳感器作為溫度采集元件，其優(yōu)點是成本低、測量溫度精度高且范圍廣、體積不大、供電方式靈活、有一定的抗干擾能力等。調(diào)速控制模塊中將單片機 PCA 模塊作為發(fā)生器，同時通過軟件編程的方法實現(xiàn)PWM 調(diào)速方法，以 BTS7960 作為芯片的 H 橋為驅(qū)動電路，因為其工作電壓范圍較大，導通電流很大的同時，電阻非常小。顯示功能模塊可以選擇諾基亞 LCD5110 當做顯示器，因為其具有較高的性價比，速度非?？?，顯示的內(nèi)容比較豐富，接口簡單，程序編寫也很簡單等優(yōu)點。遙控功能模塊可以使用互鎖型遙控開關(guān)來控制電機。

二、單片機下的智能風扇控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

1.單片機系統(tǒng)模塊

第一，設(shè)計單片機系統(tǒng)模塊時，可以先將電源接通，通過按鍵開關(guān)來復位單片機，同時外接12M晶振。電容和晶振應該盡可能地靠近單片機芯片，以減少寄生電容，確保振蕩器能夠安全穩(wěn)定地工作。第二，在進行電源電路的設(shè)計時，因為設(shè)計中使用72V的 2A/h 鎳鎘電池來供電，而單片機對電壓波動的敏感性使得電源管理模塊應該具備更高的合理性，所以，在電源電路中選擇了LM2940低壓差三端穩(wěn)壓器，因為其具有輸出電壓固定和輸出線性度好的特點。第三，在設(shè)計串口通信時選用MAX232 芯片同串口組成串口通信電路，因為其滿足RS-232C的技術(shù)標準規(guī)范，功耗低且集成度高，同時能夠使用單一+5V電源供電。以確保其可以將電腦串口的-10V、+10V電平轉(zhuǎn)換成單片機應用系統(tǒng)的0、+5V電平。

2.調(diào)速和驅(qū)動模塊

風扇的電機驅(qū)動和調(diào)速電路中，可以使用兩片半橋驅(qū)動芯片BTS7960所構(gòu)成的H橋來進行調(diào)速，因為該半橋驅(qū)動芯片集成度高且電流大，BTS7960芯片內(nèi)阻只有16mΩ，可以通過輸入邏輯電平的方法來控制驅(qū)動電流，使得電路的設(shè)計更加安全和簡潔，高達40A的持續(xù)漏極電流可以滿足電機不同的驅(qū)動要求。

3.LCD顯示電路模塊

諾基亞LCD5110液晶模塊是84×84的點陣LCD，其能夠顯示四行漢字。其通過串口和主處理器來實現(xiàn)通信，使得接口的信號線減少到了7條，可以支持不同類型的串行通信協(xié)議，傳輸速率是4Mbps，在顯示數(shù)據(jù)時不用多加等待，印制板和模塊的鏈接使用了導電膠，使得安裝和更換更加方便快捷。與此同時，5110液晶顯示不用外接其他驅(qū)動，模塊體積很小，使用起來非常便捷。

4.測量溫度的電路模塊

64位只讀內(nèi)存、溫度傳感器、溫度報警觸發(fā)器、配置寄存器等都是測量溫度的電路模塊的組成部分。只讀內(nèi)存用來實現(xiàn)用一根總線連接不同的多個溫度傳感器的功能，又被當成是溫度傳感器的地址序列代碼。

三、單片機下的智能風扇控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

單片機下的智能風扇控制系統(tǒng)的軟件程序功能是實現(xiàn)不同模塊的初始化、三種調(diào)速方法、獲取顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息、實時測量溫度等。按其功能可以分為初始化、溫度測量、其他模塊三個模塊。模塊初始化主要是保證系統(tǒng)通電時具有穩(wěn)定的狀態(tài)，該程序是功能循環(huán)之外的程序，同時只被執(zhí)行一次，其他模塊的程序?qū)儆诠δ苎h(huán)之內(nèi)的，應該被反復進行循環(huán)運行。該軟件程序內(nèi)容使用C語言進行編寫，在Keil u Vision4 軟件的基礎(chǔ)上，通過STC_ISP軟件生成hex文件，再通過USB轉(zhuǎn)串口數(shù)據(jù)線將其下載到單片機中來調(diào)試和運行。全部的模塊化程序主要有主程序、LCD5110液晶顯示、溫度測量等模塊。

四、結(jié)論

STC12C5A60S2單片機下的智能風扇控制系統(tǒng)的設(shè)計可以有效調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)動速度，可以被廣泛應用到不同的電動機控制系統(tǒng)中。該智能風扇控制系統(tǒng)可以給人們的生活帶來極大的方便。工業(yè)生產(chǎn)中，可以用輸入信號的方式來實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的功能，電機轉(zhuǎn)動速度會隨著不同信號的輸入而有所不同，以此完成企業(yè)不同的生產(chǎn)自動化的要求。智能風扇控制系統(tǒng)具備成本低、智能化、節(jié)能環(huán)保、方便快捷、安全可靠等眾多優(yōu)點，在企業(yè)的生產(chǎn)和人們的生活中都能夠起到非常重要的作用。

參考文獻：

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責任編輯：孫瑤endprint