基于51单片机的智能散热风扇设计
摘要
基于51单片机的智能散热风扇的设计主要可以分为监测单元、控制单元和中央处理单元。本系统采用单片机STC89C52RC作为主控制器，采用数字型温度传感器DS18B20作为监测单元，主要就是采集温度数据，通过一系列的计算转化成实际温度数值。为了实时显示温度、速度等数据，使用了LCD1602液晶显示屏，通过这个不仅方便进行程序的调试，而且易于观察结果。使用外部EEPROM可以将温度限值进行保存，再次上电可以直接读取该数值不需要重新设置。对于外部的控制单元主要有键盘和红外一体化1308。它可以通过设定好按键控制速度，以及红外控制实现远程调节功能。其中可以自行设置温度限值，根据温度设置范围自动调节电机转速，直流电机也可根据设定好的速度进行运行，方便可靠。

关键词：单片机STC89C52RC；温度传感器DS18B20；LCD1602;红外接收头1308

ABSTRACT
The design of intelligent heat radiation fan based on 51 single chip microcomputer can be divided into the monitoring unit, the control unit and the central processing unit. This system uses single chip microcomputer STC89C52RC as the main controller, using digital temperature sensor DS18B20 as the monitoring unit, the main is the acquisition of temperature data, through a series of calculations into the actual temperature value. For real-time display of temperature, speed and other data, the use of the LCD1602 LCD screen, through this program is not only convenient to debug, but also easy to observe the results. External EEPROM can be used to save the temperature value, again on the power can be read directly from the value does not need to re set. The external control unit mainly has the keyboard and infrared integration 1308.It can be achieved by setting the key control speed, as well as infrared remote control functions to achieve. Which can set the temperature limit, according to the scope of the temperature automatically adjust the motor speed, DC motor can be set to run according to the speed, convenient and reliable.

Key words: single chip STC89C52RC; temperature sensor; LCD1602; DS18B20; infrared receiver head 1308

目录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 选题的背景及意义 1
1.3基于单片机的智能散热风扇设计要求及内容 2
1.4本文的结构 3
第二章 单片机STC89C52RC芯片简介 4
2.1 单片机的概述 4
2.2单片机STC89C52RC的简介 4
2.2.1 STC89C52RC芯片的引脚及性能 4
2.2.2 增加的新功能 7
第三章 温度监测单元的元器件的选型 8
3.1 温度传感器DS18B20概述 8
3.1.1 特性 8
3.1.2 引脚 8
3.1.3 详细说明及运用 9
3.2 DS18B20的内部处理顺序 10
3.3 DS18B20命令集 10
第四章 硬件系统的设计及分析 12
4.1 硬件系统的整体设计 12
4.2 硬件的各个功能模块的设计与分析 12
4.2.1 电源模块电路设计 12
4.2.2 复位电路的设计 13
4.2.3 晶振电路的设计 14
4.2.4 温度采集电路的设计 14
4.2.5 LCD1602液晶显示电路的设计 15
4.2.6矩阵键盘和独立按键电路的设计 16
4.2.7 EEPROM掉电保存电路的设计 17
4.2.8 1308红外一体化电路的设计 18
第五章 软件系统的设计与分析 19
5.1软件系统的结构分析 19
5.2 软件系统的程序设计 19
5.2.1 主程序与中断程序 19
5.2.2 温度传感器DS18B20的数据测量和处理子程序 21
5.2.3 LCD1602液晶显示子程序 22
5.2.4 按键扫描子程序 23
5.2.5 基于IIC通信总协议的数据存取子程序 25
5.2.6 1308红外接收信号读写子程序 26
第六章 PWM脉宽调制技术 27
6.1 PWM脉宽调制技术简介 27
6.2 PWM调节电压 28
第七章 温度监测及调节系统的调试 30
7.1硬件系统调试 30
7.1.1 Altium Designer 绘制电路原理图 30
7.1.2 Altium Designer 绘制PCB布线图 31
7.1.3硬件调试具体过程 32
7.2软件系统调试 32
7.2.1 Keil uVision4 编程 32
7.2.2软件系统调试具体过程 34
7.3基于51单片机的智能散热风扇系统的联合调试 35
第八章 结论 36
致谢 38
参考文献 39
附录A：原理图 40
附录B：PCB图 41

第一章 绪论
1.1 引言
随着技术的发展革新，出现了许多的电器，人类的生活中也越来越离不开这些电器，而这些电器长时间使用也就会产生热量，如果散发出来的热量无法及时散发出去必然会烧坏器件导致设备不可使用，在这样的情况下，散热风扇也就随之发展起来，开始的时候也就是普通的风扇固定的转速其他不可调节，然而对于当代社会的发展，这已经完全不能满足时代的要求，现在，新型的散热风扇都是智能化、人性化的多功能产品，不仅降低了功耗而且更加贴合人类的要求。对于基于单片机控制的智能散热风扇来说，更是以其特有的优势逐步占领市场。发展智能散热风扇已是必不可少的。
1976年intel公司研制出的MCS—48系列8位微处理器标志着单片机问世。现如今随着单片机的逐渐改进和发展，单片机已经完全渗透到我们生活中的各个领域，每个领域都可见到单片机的踪影。例如在生活方面，摄像机、全自动洗衣机、空调、冰箱等常见的家用电器以及使用广泛的智能IC卡等等；军事方面，飞机上的各种仪表、导弹火箭的装置等；工业方面，各种类型的零件加工机床，机器人，汽车中 保障系统等；医疗方面，各种医疗器械、治疗仪器都有使用单片机。由此可见，单片机不仅发展及其神速，而且应用也极为广泛，成为生活中不可或缺的元素。
1.2 选题的背景及意义
随着科技的进步，工业自动化的发展，原先的散热风扇只有固定的调节档位已经不符合时代的要求。传统的散热风扇只是单纯的有散热的功能，其电机的转速也是固定的，不可调节转速，这样不能达到节能的要求。而且目前的技术产品都往自动化、智能化的方向发展，这也就要求设计中电机转速可以根据温度的高低自动调节达到节能的效果，并且不需要人对其进行实时的控制。
本毕业设计是基于生活中需要降温的要求，能够自动监测空间的温度的状况，并将数据传输给中央处理单元，控制电动机的运行从而达到不同等级的散热功能。当温度超过限制时电机自动调节转速等级实现智能散热功能，而且可以外界控制温度限值以及电机转速的等级，数据过液晶显示屏显示出来。
这个设计不仅符合时代的发展而且节约资源，增加了更多的功能如调节档位、显示温度等，相信这类的技术的发展会慢慢占领市场，逐步完善贴合人类的想法，真正实现自动化、智能化、人性化。
1.3基于单片机的智能散热风扇设计要求及内容
基于单片机的智能散热风扇的设计主要可以分为监测单元、控制单元和中央处理单元。由监测单元传感器DS18B20进行温度的采集，并将数据传输至中央处理单元进行处理显示，再由控制单元将调节的数据传输至中央处理单元进行处理并返回数据控制直流电机的运行。其中，通过IIC通信总线协议将数据写入EEPROM中，实现断电后再次启动可读取上次的数据的功能。
基于单片机的智能散热风扇设计的控制系统核心就在于使用的STC89C52芯片,通过温度传感器DS18B20对温度数据的实时采集，经过温度传感器内转换器转换成对应的二进制数存储在芯片的RAM中，在单片机发出温度读取命令时，温度传感器返回对应的参数值至中央处理单元。其系统框图如图1.1所示。

              图1.1 系统功能框图

监测单元要求的任务：

1. 采集温度数据，通过单片机中央处理单元的处理，转换成实际的温度值；
2. 实时对数据进行保存；
3. 准确的显示温度数值以及温度等级。
   控制单元要求的任务：
4. 通过矩阵键盘或独立按键调节温度限值和电机转速；
5. 远距离利用红外遥控来控制以上参数
   1.4本文的结构