使用8051微控制器的溫控直流風(fēng)扇

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

一般來說，電子設(shè)備會產(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。有許多方法來減少這種熱量。一種方法是自發(fā)打開風(fēng)扇。

本文介紹了兩個這樣的電路，當(dāng)它檢測到設(shè)備內(nèi)部的溫度高于其閾值時，就會自動打開風(fēng)扇。

電路圖

原理

該項目在模數(shù)轉(zhuǎn)換的原則下工作。來自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8位的ADC。對于5V的參考電壓，我們將得到一個5V/28=20mV的分辨率。這意味著，這是來自傳感器的模擬值的最小變化，可以被ADC IC識別。

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計算溫度并相應(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)部時鐘，我們需要在CLK IN（針腳4）和CLK R（針腳19）之間連接一個10KΩ的電阻，然后，在針腳4和GND之間連接一個150pF的電容來完成振蕩器的電路。

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

本項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)的基本連接包括時鐘、復(fù)位和EA。時鐘由一個11.0592MHz的晶體和兩個33pF的電容組成。復(fù)位電路由一個10μF的電容、10KΩ的電阻和一個按鈕組成。EA引腳被一個10KΩ的電阻拉高。

現(xiàn)在我們來看看與其他元件的連接情況。

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

LCD的8個數(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明。ADC的8個數(shù)字輸出必須連接到微控制器的端口2。

下一個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號端口，并把0號端口從外部拉起。

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

本項目的目的是用8051單片機(jī)設(shè)計一個溫控風(fēng)扇，根據(jù)溫度自動打開或關(guān)閉風(fēng)扇。本項目的工作原理在此說明。

在這個電路中，LM35溫度傳感器將提供與它所感應(yīng)的溫度相對應(yīng)的連續(xù)模擬輸出。這個模擬信號被賦予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)行一些計算。

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

如果溫度超過50攝氏度（根據(jù)代碼），微控制器將打開繼電器以啟動風(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，打開連接在直流電動機(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傳感器，將感應(yīng)到的溫度轉(zhuǎn)換為電氣值。這是一個模擬值，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。

對于ADC轉(zhuǎn)換，應(yīng)該聲明內(nèi)部寄存器。ADC引腳輸出一個數(shù)字值。控制器將其與閾值進(jìn)行比較，如果數(shù)值大于閾值，則切換風(fēng)扇。

組件

Atmega8

L293D

Lm35

直流電動機(jī)

元件描述

LM35

LM35是一個集成電路傳感器，可用于測量溫度。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。為了測量這個完整的溫度范圍，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)電源之間連接一個外部電阻。

無論如何，我們在這個項目中不打算考慮負(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)測量溫度。

ADC

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

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

為了使用微處理器或微控制器來處理現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)，我們需要將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，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輸入時鐘之間的劃分系數(shù)：劃分系數(shù)決定表

現(xiàn)在啟用開始轉(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)果被存儲在ADC的兩個數(shù)據(jù)寄存器中，即ADCL和ADCH。現(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

該電路主要由ATmega8微控制器、溫度傳感器、直流電動機(jī)、驅(qū)動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。

溫度傳感器有三個輸入引腳，VCC，接地。中間一個是輸出，另外兩個引腳是地和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通過一個電機(jī)驅(qū)動器IC即L293D與電機(jī)相連。電機(jī)驅(qū)動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IC的輸入3和輸入4。

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

最初開關(guān)電源。

微控制器開始讀取周圍環(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，微控制器向控制器發(fā)出指令，切換電機(jī)。

因此，風(fēng)扇開始旋轉(zhuǎn)。

應(yīng)用

溫控直流風(fēng)扇可以通過監(jiān)測溫度來控制設(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信號的占空比而變化。

該電路可用于CPU以減少熱量。