AT89C51单片机的电风扇控制系统设计+流程图+仿真图(2)
本设计主要内容如下：三种按键调整工作模式，选择键切换风扇自动还是手动调速，增加、减小都是在手动模式下有效，风扇自动模式下根据温度不断调整转速，当温度低于15℃时风扇不转；当温度在15到24℃之间时最慢；24到33℃中档；33℃最快；温度超过40℃报警。
2. 系统方案设计
设计方案如下图1所示。
图1 系统原理框图
对于单片机中央处理系统的设计，根据工作量的大小，优先选用具有4KB片内E2PROM的AT89C51单片机作为中央处理器。作为控制系统的核心，AT89C51内部包含了定时器、程序存储器、数据存储器等硬件资源，其硬件能满足整个控制系统的要求，不需要外扩其他存储器芯片和定时器件，可以很方便地构成一个最小系统。整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，而且性价比高，是一个比较合适的方案。数字温度传感模块采用DS18B20实现，它具有使用方便，结构简单等优点，很容易理解和接受，比较适合设计需求。电机控制模块通过直流电分时供电，控制电机步进角度的速度，实现起来相对简单。
3. 硬件电路设计
3.1 总体电路设计
整体电路如图2所示。
图2 系统总体电路结构
本设计中采用网络标号的方法，整个电路构成由按键电路、蜂鸣器电路、电机控制电路、显示电路、测温电路等主要部分构成。各个电路模块将在下面详细介绍。
3.2 电机控制电路
如图3所示；此部分就是电机调速部分。
图3 电机控制电路
电机转速以及停止位置仅仅取决于脉冲信号频率和脉冲个数，而不会受到负载变化的影响，也就是给电机加一个脉冲信号，电机就会转过一个布距角。这一线性关系，加上步进电机只有周期性误差而没有积累误差等特点，使得它在速度、位置等控制领域使用起来非常简单。虽然步进电机已得到地应用，但它并不像普通直、交流电机那样在常规下使用[1]。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成才能实现控制转速。
3.2.1 电机模块简介
采用了过零双向可控硅型光耦MOC3041，集光电隔离、过零检测与过零触发等功能于一身的电路设计，避免了输入、输出两个通道需要同时控制的不足。从而使得输出通道隔离2驱动电路的结构变的简化。它工作原理是：单片机响应用户参数设置。而在I/ O口输出一个高电平，经反向器反向后。从而输出一个低电平，使光电耦合器导通，并且触发双向可控硅，使工作电路导通而工作[2]。在给定的时间内，负载得到功率为：
（1）
式中：P 是负载实际功率，kW；n 是对应时间内可控硅导通的正弦波个数；N 是对应时间内正弦波个数；U 是一个电压有效值，V；I 是一个电流有效值，A。由式(1) 可知，当U，I ，N 为定值时，只要改变n 的大小就可控制功率输出，从而达到了调节电机转速的目的。
3.3 测温电路
DS18B20测温电路如图4。
图4 测温电路
此部分采用DS18B20进行测温，它可以直接将模拟信号转换为单片机能够识别的数字信号，进而控制电机转速。采用DB18B20的电路设计具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，非常设和设计需求。
3.3.1 温度传感器选择
本设计采用数字温度传感器DS18B20，它简单高效，电路简单，容易接受。