目录
引言 (2)
一.设计目的 (3)
二.设计方案 (3)
（一）流程图 (3)
（二）具体流程 (3)
三.元件介绍 (4)
（一）温度传感器 (4)
（二）1602液晶显示屏 (5)
四.原理图及实物图设计 (6)
五.总结 (9)
六.参考文献 (10)
七. 部分程序： (12)
引言
电风扇曾一度被认为是空调产品冲击下的淘汰品，其实并非如此，市场人士称，家用电风扇并没有随着空调的普及而淡出市场，近两年反而出现了市场销售复苏的态势。其主要原因：一是风扇和空调的降温效果不同——空调有强大的制冷功能，可以快速有效地降低环境温度，但电风扇的风更温和，更加适合老人儿童和体质较弱的人使用；二是电风扇有价格优势，价格低廉而且相对省电，安装和使用都非常简单。
尽管电风扇有其市场优势，但传统电风扇还是有许多地方应当进行改良的，最突出的缺点是它不能根据温度的变化适时调节风力大小，对于夜间温差大的地区，人们在夏夜使用电风扇时可能遇到这样的问题：当凌晨降温的时候电风扇依然在工作，可是人们因为熟睡而无法察觉，既浪费电资源又容易引起感冒，传统的机械定时器虽然能够控制电风扇在工作一定后关闭，但定时范围有限，且无法对温度变化灵活处理。鉴于以上方面的考虑，我们需要设计一种智能电风扇控制系统来解决这些问题。
基于单片机的智能风扇设计
一、设计目的
（一）通过设计了解DS18B20、1602液晶显示屏以及直流电机的基本工作原理 （二）掌握51单片机的外部中断的工作方式 （三）掌握keil 软件以及proteus 软件的使用 （四）学会团队合作
二、设计方案
设计一个智能风扇的只能控制系统。 （一）流程图如下：
（二）具体流程：
1.温度传感器DS18B20检测外界温度，并且传给单片机。
2.单片机通过把18B20传回来的数据进行处理，是数据转化成摄氏度。
3.通过温度数据的变化，来改变PWM 波，来改变电机的旋转速度。
4.用1602液晶显示屏显示出来当前温度和当前风速。
三、元件介绍
（一）、温度传感器DS18B20：
DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH 和TL 、配置寄存器。DS18B20的管脚排列、各种封装形式如图12所示，DQ 为数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源；GND 为地信号；VDD 为可选择的VDD 引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。
51单片机 电源电路 复位电路 时钟电路 显示模块
电机模块
温度检测模块
图12 外部封装形式
DS18B20的测温原理如图15所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量.计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 ℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55 ℃所对应的一个基数值。
减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器 1的预置将重新被装入,减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器2计
数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温图2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性其输出用，于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是
DS18B20的测温原理。
另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。
（二）、1602液晶显示屏：
工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。（16列2行）
注：为了表示的方便，后文皆以1表示高电平，0表示低电平。
1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。
1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。
目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。
1602采用标准的16脚接口，其中：
第1脚：VSS为电源地
第2脚：VCC接5V电源正极
第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。
第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。
第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端。
第7～14脚：D0～D7为8位双向数据端。
第15～16脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。
四、原理图及实物图设计
（一）、原理图：
本原理图是通过proteus软件仿真出来的。以下是详细介绍：
最小系统是由AT89C51、电源、12M晶振时钟电路、复位电路组成。
液晶显示模块的数据传输是通过总线的形式连接到单片机的P0口上的，以此来向单片机传输数据。其三个控制管脚以此接在P30/P31/P32上。
DS18B20的信号管脚接在了单片机的P33口实时想单片机传输温度。
直流电动机的一个管脚接在了电源地上，另一个管脚接在了单片机的P34口上，接受单片机传来的PWM控制波形。
（二）、实物图：
总实物图如下：
1.最小系统模块：
单片机要想正常工作，最基本的必须要有电源、时钟电路、复位电路。（1）. 时钟电路
XTAL1（19 脚）：芯片内部振荡电路输入端。
XTAL2（18 脚）：芯片内部振荡电路输出端。
XTAL1 和XTAL2 是独立的输入和
输出反相放大器，它们可以被配置为使
用石英晶振的片内振荡器，或者是器件
直接由外部时钟驱动。本实验中采用的
是内时钟模式，即采用利用芯片内部的
振荡电路，在XTAL1、XTAL2 的引脚
上外接定时元件，内部振荡器便能产生
自激振荡，在本实验套件中采用的
11.0592M 的石英晶振。和晶振并联的
两个电容的大小对振荡频率有微小影
响，可以起到频率微调作用。当采用石英晶振时，电容使用30pF；
（2）. 复位电路
在单片机系统中，复位电路是非常关键的，当程序跑飞（运行不正常）或死机（停止运行）时，就需要进行复位。
5l 单片机的复位引脚RST 出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST 持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。
复位操作通常有两种基本形式：上电自动复位和开关复位。上电瞬间，电容两端电压不能突变，此时电容的负极和RESET 相连，电压全部加在了电阻上，RESET 的输入为高，芯片被复位。随之+5V电源给电容充电，电阻上的电压逐渐减小，最后约等于0，芯片正常工作。并联在电容的两端为复位按键，当复位按键没有被按下的时候电路实现上电复位，在芯片正常工作后，通过按下按键使RST管脚出现高电平达到手动复位的效果。一般来说，只要RST 管脚上保持10ms 以上的高电平，就能使单片机有效的复位。
（3）. P0 口外接上拉电阻
51 单片机的P0 端口为开漏输出，内部无上拉电阻。所以在当做普通I/O 输出数据时，由于V2 截止，输出级是漏极开路电路，要使“1”信号（即高电平）正常输出，必须外接上拉电阻。另外，避免输入时读取数据出错，也需外接上拉电阻。为了能使P0 口在输出时能驱动NMOS 电路和避免输入时读取数据出错，需外接上拉电阻。在本实验中采用的是外加一个10K 排阻。
2.稳压模块：
51单片机要想稳定工作，所需电压必须为5V，
而且必须要稳定，尽量不要有波动。鉴于有一个
7.2V的直流电源，于是就设计了一个7.2V转5V的
稳压电路。三端稳压器是最常用的稳压芯片，通过
匹配一些电解电容，可以得到一个简单而又使用的
稳压电路。考虑到实用性以及可读性，在该模块添
加了一个手动按键以及电源指示灯。实物图如右
图。
3.温度检测：
独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，这给温度的提取带来了极大的方便。而且工作电源: 3~5V的直流电，这样可以将供电直接接到5V和电源地上。试验中我把信号脚接在了单片机的P33口上，通过P33口向18b20写指令，写数据，读数据。
关键是数据的处理，DS18B20在出厂时以配置为12位，读取温度时共读取16位，所以把后11位的2进制转化为10进制后在乘以0.0625便为所测的温度，还需要判断正负。前5个数字为符号位，当前5位为1时，读取的温度为负数；当前5位为0时，读取的温度为正数。
4.直流电机的控制：
直流电动机只有两个引脚，而且两个引脚
的电平不一样即可实现正反转控制；其中一个引
脚上给不同频率的PWM波形即可实现速度的控
制。本实验中把其中一个管脚接在了单片机的
P34上，接受来自单片机的PWM波形。而该波形是受温度来控制的，单片机根据获得温度数据，划分出档位，来调节PWM的高低电平的时间长短。用定时器来计时，一秒钟作为一个周期，高电平的时间通过线性关系由度值调节。这样，电机就可以实现智能调速了。
另外，单片机的输出电流很小，直接驱动不了
直流电机动机，所以应该用一个驱动来专门驱动电
机的转动。该驱动板很简单，直接引过来电源，另
外两只管脚接收单片机的PWM的控制波形，驱动板
的数去直接引出来接在直流电动机的两个管脚上即
可。实物如图：
5.液晶显示模块：
风力和温度最终是要显示出来，能用肉眼看到的。最简单的是用数码管显示出来，但是鉴于得用至少用7个，那就必须得用到595或只是其他锁存器，控制起来稍微麻烦一点。并且，不够直观。而1602液晶显示屏既简单有可读性强，最终选择用1602来做显示这一部分。
实验时，液晶显示屏显示时应该有写指令，写数据才能是数据显示出来。当然还有位置函数，这样什么数据，在哪里显示就能随心所欲了。
五、总结
在做这次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的实际资料是十分必要的，也是必不可少的。
其次，在这次课程设计中，我们运用了以前学过的专业课知识，如：proteus仿真、keil、C语言、模拟和数字电路知识等。虽然过去我从未独立应用过他们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又一收获。
最后，要做好一个课程设计，就必须做到：在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，这样为资料的保留和交流提供了方便；在设计中遇到的问题要记录，以免下次遇到同样的问题。
在这次的课程设计中，我真正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单片机更是如此，程序只有在经常写与读的过程中才能提高，这就是这次课程设计的最大收获。
六、部分程序
//主程序/////////////////////////////////
main()
{
BYTE i;
system_Ini()；
lcd_init(); // 初始化LCD
delay(10);
//静态显示
lcd_pos(0); // 设置显示位置为第一行的第5个字符
i = 0;
while(dis1[i] != '\0')
{ // 显示字符"10030105_22_23"
lcd_wdat(dis1[i]);
i++;
}
lcd_pos(0x40); // 设置显示位置为第二行第1个字符
i = 0;
while(i<=3)
{
lcd_wdat(dis2[i]);
i++;
}
lcd_pos(0x48); // 设置显示位置为第二行第个字符
i = 0;
while(i<=4)
{
lcd_wdat(dis2_1[i]);
i++;
}
//动态显示
while(1)
{
GetTemp();
dis2_2[0]=Temperature%100/10+0x2f; //十位dis2_2[1]=Temperature%10+0x30; //个位
lcd_pos(0x44); // 显示实时温度
i = 0;
while(i<=1)
{
lcd_wdat(dis2_2[i]);
i++;
}
if(dis2_2[0]==48) dis2_3[0]=48;
else if(dis2_2[0]==49) dis2_3[0]=49+(dis2_2[1]-48)/3; else if(dis2_2[0]==50) dis2_3[0]=52+(dis2_2[1]-48)/3; else dis2_3[0]=55;
lcd_pos(0x4d); // 显示实时温度
i = 0;
while(i<=0)
{
lcd_wdat(dis2_3[i]);
i++;
}
}
}
七、参考资料
[1] 郑锋. 51单片机应用系统. 北京：中国铁道部出版社, 2010.
[2]李林功.单片机原理与应用. 北京：机械工业出版社,2008.
[3] 谭浩强.C语言设计(第三版). 北京：清华大学出版社, 2005.
[4] 杨素行. 模拟电子技术基础（第三版）. 北京：高等教育出版社, 2005.
[5] 李群芳. 单片机微机计算机与接口技术（第三版）