使用8051微控制器的溫控直流風(fēng)扇

溫度控制的直流風(fēng)扇是一個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)環(huán)境溫度上升到一定限度時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)直流風(fēng)扇。

一般來(lái)說(shuō)，電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生更多的熱量。因此，應(yīng)該減少這種熱量，以保護(hù)設(shè)備。有許多方法來(lái)減少這種熱量。一種方法是自發(fā)打開(kāi)風(fēng)扇。

本文介紹了兩個(gè)這樣的電路，當(dāng)它檢測(cè)到設(shè)備內(nèi)部的溫度高于其閾值時(shí)，就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)風(fēng)扇。

電路圖

原理

該項(xiàng)目在模數(shù)轉(zhuǎn)換的原則下工作。來(lái)自LM35溫度傳感器的模擬數(shù)據(jù)被提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0804。

溫度傳感器的模擬輸出將以每攝氏度10mV的速度變化。

ADC0804是一個(gè)8位的ADC。對(duì)于5V的參考電壓，我們將得到一個(gè)5V/28=20mV的分辨率。這意味著，這是來(lái)自傳感器的模擬值的最小變化，可以被ADC IC識(shí)別。

根據(jù)溫度的變化，ADC的輸出被生成。ADC的數(shù)字輸出給了微控制器來(lái)計(jì)算溫度并相應(yīng)地控制風(fēng)扇。

組件

微控制器部分

AT89C51單片機(jī)

AT89C51編程器板

11.0592 MHz石英晶體

33pF陶瓷電容

2 x 10KΩ 電阻器

10μF 電解電容

按鈕

16 X 2 LCD 顯示器

10KΩ POT

溫度傳感器部分

LM35

ADC0804

10KΩ 電阻器

150pF陶瓷電容

1KΩ x 8 電阻器組

負(fù)載部分

2N2222 NPN 晶體管

1N4007二極管

12V 繼電器

1KΩ 電阻器

風(fēng)扇

這里解釋一下ADC0804的配置。首先，我們需要將5V穩(wěn)壓電源連接到Vcc引腳（引腳20）。然后，將模擬和數(shù)字接地引腳（引腳8和10）連接到GND。

為了使用內(nèi)部時(shí)鐘，我們需要在CLK IN（針腳4）和CLK R（針腳19）之間連接一個(gè)10KΩ的電阻，然后，在針腳4和GND之間連接一個(gè)150pF的電容來(lái)完成振蕩器的電路。

CS引腳（引腳1）連接到GND以啟用ADC。

為了讓微控制器連續(xù)讀取ADC的數(shù)據(jù)，我們需要將RD引腳（引腳2）連接到GND。

為了讓ADC連續(xù)讀取傳感器的模擬數(shù)據(jù)，我們需要將寫針腳（針腳3）與中斷針腳（針腳5）短路。

傳感器（LM35）的模擬輸出連接到ADC的Vin+（針腳6）。ADC的負(fù)模擬輸入引腳即Vin-被連接到GND。

轉(zhuǎn)換后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為8位數(shù)據(jù)，可在DB0至DB7（針腳18至11）處獲得。

電路設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目的主要組成部分是8051微控制器，16×2液晶顯示器，LM35溫度傳感器，ADC0804，繼電器和風(fēng)扇。

與單片機(jī)有關(guān)的基本連接包括時(shí)鐘、復(fù)位和EA。時(shí)鐘由一個(gè)11.0592MHz的晶體和兩個(gè)33pF的電容組成。復(fù)位電路由一個(gè)10μF的電容、10KΩ的電阻和一個(gè)按鈕組成。EA引腳被一個(gè)10KΩ的電阻拉高。

現(xiàn)在我們來(lái)看看與其他元件的連接情況。

對(duì)于LCD顯示屏，一個(gè)10KΩ的鍋被連接到對(duì)比度調(diào)整引腳。LCD的三個(gè)控制引腳連接到P3.6、GND和P3.7引腳。

LCD的8個(gè)數(shù)據(jù)引腳被連接到微控制器的PORT1上。

有關(guān)ADC的基本連接在其配置中作了說(shuō)明。ADC的8個(gè)數(shù)字輸出必須連接到微控制器的端口2。

下一個(gè)我們要連接的元件是LM35。將LM35的數(shù)據(jù)針腳連接到模擬輸入針腳，即ADC的針腳6。

最后，我們需要把由電阻、晶體管和繼電器組成的繼電器電路連接到單片機(jī)的0號(hào)端口，并把0號(hào)端口從外部拉起。

將繼電器的輸入端，即晶體管的基極連接到單片機(jī)的P0.0引腳。

工作原理

本項(xiàng)目的目的是用8051單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)溫控風(fēng)扇，根據(jù)溫度自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉風(fēng)扇。本項(xiàng)目的工作原理在此說(shuō)明。

在這個(gè)電路中，LM35溫度傳感器將提供與它所感應(yīng)的溫度相對(duì)應(yīng)的連續(xù)模擬輸出。這個(gè)模擬信號(hào)被賦予ADC，它將模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。

ADC的數(shù)字輸出相當(dāng)于感應(yīng)到的模擬電壓。

為了從感知的模擬電壓中獲得溫度，我們需要在微控制器的編程中進(jìn)行一些計(jì)算。

一旦微控制器根據(jù)邏輯完成了計(jì)算，溫度就會(huì)顯示在LCD上。像這樣，微控制器將持續(xù)監(jiān)測(cè)溫度。

如果溫度超過(guò)50攝氏度（根據(jù)代碼），微控制器將打開(kāi)繼電器以啟動(dòng)風(fēng)扇。如果溫度降到40攝氏度以下（按照代碼）。

電路圖 

使用ATmega8單片機(jī)的溫控直流風(fēng)扇電路圖

電路原理

該電路的主要原理是當(dāng)溫度大于閾值時(shí)，打開(kāi)連接在直流電動(dòng)機(jī)上的風(fēng)扇。

微控制器不斷地從其周圍環(huán)境中讀取溫度。溫度傳感器作為一個(gè)傳感器，將感應(yīng)到的溫度轉(zhuǎn)換為電氣值。這是一個(gè)模擬值，它被應(yīng)用于微控制器的ADC引腳。

ATmega8微控制器有六個(gè)復(fù)用的ADC通道，分辨率為10位。模擬值被應(yīng)用到其中一個(gè)輸入ADC引腳。因此在內(nèi)部使用逐次逼近法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

對(duì)于ADC轉(zhuǎn)換，應(yīng)該聲明內(nèi)部寄存器。ADC引腳輸出一個(gè)數(shù)字值?？刂破鲗⑵渑c閾值進(jìn)行比較，如果數(shù)值大于閾值，則切換風(fēng)扇。

組件

Atmega8

L293D

Lm35

直流電動(dòng)機(jī)

元件描述

LM35

LM35是一個(gè)集成電路傳感器，可用于測(cè)量溫度。該傳感器的輸出電壓與溫度成正比，單位為攝氏度。LM35的輸出電壓將以每攝氏度10mV的速度變化。

通常情況下，LM35溫度傳感器的量程為-55攝氏度到+150攝氏度。為了測(cè)量這個(gè)完整的溫度范圍，即從負(fù)值范圍到正值范圍，我們需要在數(shù)據(jù)引腳和Vcc的負(fù)電源之間連接一個(gè)外部電阻。

無(wú)論如何，我們?cè)谶@個(gè)項(xiàng)目中不打算考慮負(fù)溫度范圍。因此，在正常的工作條件下，我們可以在+2攝氏度到+150攝氏度的范圍內(nèi)測(cè)量溫度。

ADC

自然界的所有參數(shù)都是模擬的，也就是說(shuō)，現(xiàn)實(shí)世界中的大多數(shù)數(shù)據(jù)都是由模擬信號(hào)來(lái)描述的。例如，如果測(cè)量的是房間的溫度。

房間的溫度隨著時(shí)間不斷變化。這種隨時(shí)間變化的測(cè)量信號(hào)，例如從1秒、1.1秒、1.2秒等等，被稱為模擬信號(hào)。

為了使用微處理器或微控制器來(lái)處理現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)，我們需要將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便處理器或控制器能夠讀取、理解和處理這些數(shù)據(jù)。

Atmega8有內(nèi)部模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。

聲明內(nèi)部ADC寄存器

ATmega8微控制器內(nèi)部有三個(gè)寄存器，即ADMUX、ADCSRA、ADC數(shù)據(jù)寄存器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率為10位。

最初，使用ADCMUX寄存器選擇ADC的參考電壓。

在ADMUX寄存器中選擇REFS0和REFS1值來(lái)設(shè)置參考電壓。

現(xiàn)在使用ADMUX寄存器中的MUX0-MUX3位選擇ADC通道。下面的表格顯示了要放在MUX0-MUX3位的二進(jìn)制值，以選擇一個(gè)通道。

如果傳感器被連接到ADC0通道，在AREF引腳上有外部電容的AVCC，那么要分配給ADMUX寄存器的二進(jìn)制值是ADMUX=0b01000000。

現(xiàn)在使用ADSRA寄存器的ADPS0、ADPS1和ADPS2位選擇預(yù)標(biāo)度值，同時(shí)使用ADSCRA寄存器的ADEN位啟用ADC。

下面的位決定了XTAL頻率和ADC輸入時(shí)鐘之間的劃分系數(shù)：劃分系數(shù)決定表

現(xiàn)在啟用開(kāi)始轉(zhuǎn)換位，即ADCSRA寄存器中的ADCSC。

在數(shù)值的轉(zhuǎn)換之后，一個(gè)中斷位被硬件啟用。

等待，直到中斷位ADIF被設(shè)置為1。

結(jié)果被存儲(chǔ)在ADC的兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器中，即ADCL和ADCH?，F(xiàn)在從這些寄存器中讀取數(shù)字值

溫度控制的直流風(fēng)扇電路設(shè)計(jì)

該電路主要由ATmega8微控制器、溫度傳感器、直流電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)IC組成。溫度傳感器被連接到ADC引腳的輸入端，即微控制器的ADC0引腳。

溫度傳感器有三個(gè)輸入引腳，VCC，接地。中間一個(gè)是輸出，另外兩個(gè)引腳是地和VCC。用于ADC的VREF和AVCC從外部施加到微控制器上。20和21號(hào)引腳是AREF和AVCC引腳，連接到5v的電源電壓。

微控制器的端口B通過(guò)一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器IC即L293D與電機(jī)相連。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸入引腳與微控制器相連。PB0和PB1連接到電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC的輸入3和輸入4。

PB2和PP3引腳連接到電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC的輸入1和輸入2。 輸出引腳與電機(jī)相連。由于電機(jī)有兩個(gè)引腳，這些引腳被連接到驅(qū)動(dòng)IC的輸出引腳。

使用微控制器的溫控直流風(fēng)扇電路如何工作？

最初開(kāi)關(guān)電源。

微控制器開(kāi)始讀取周圍環(huán)境的溫度。

溫度的模擬值是由溫度傳感器給出的。

這個(gè)模擬值被應(yīng)用到微控制器的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器引腳。

這個(gè)模擬值由微控制器內(nèi)部使用逐次逼近法轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。

當(dāng)溫度大于閾值時(shí)，微控制器向控制器發(fā)出指令，切換電機(jī)。

因此，風(fēng)扇開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。

應(yīng)用

溫控直流風(fēng)扇可以通過(guò)監(jiān)測(cè)溫度來(lái)控制設(shè)備、房間、電子元件等的溫度。

可以擴(kuò)展到基于PWM的輸出，其中風(fēng)扇的速度可以根據(jù)PWM信號(hào)的占空比而變化。

該電路可用于CPU以減少熱量。