安徽科技学院学报，２０１４，２８（４）：３４—３７ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｎｈｕｉ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 基于单片机温控电风扇系统设计 许 芹，陆柱立，聂洪涛，芈绍桂 （安徽科技学院数理与信息工程学院，安徽凤阳２３３１００） 摘要：设计一款能随室内温度变化而无级调速的电风扇控制系统。系统由温度传感器采集温度信息，单 片机控制可控硅导通角实现电机无级调速。主要内容含系统结构、温控工作原理及具体硬件电路设计。 系统经过实物验证，运行正常，电风扇风速控制良好。 关键词：温控；可控硅；单片机；电风扇 中图分类号：ＴＰ２７２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—８７７２（２０１４）０４—００３４—０４ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆａｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｈｉｐ Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ＸＵ Ｑｉｎ，ＬＵ Ｚｈｕ～ｌｉ，ＮＩＥ Ｈｏｎｇ—ｔａｏ，ＭＩ Ｓｈａｏ—ｇｕｉ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ，Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ａｎｈｕｉ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｅｎｇｙａｎｇ ２３３１００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ｏｎｅ ｏｆ ｓｔｅｐｌｅｓｓ ｓｐｅｅｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆａｎｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｃｈａｎｇｅ ｗｉｔｈ ｌｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒｓ ｔｏ ｃｏｌｌｅｃｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｕ— ｓｉｎｇ ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｓｔｅｐｌｅｓｓ ｓｐｅｅｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅ— ｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｉｆｃ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｏｒｌ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｅｓｉｇｎ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖｅｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｎｏｒｍａｌｌｙ，ａ ｇｏｏｄ ｆａｎ ｓｐｅｅｄ ｃｏｎｔｏｒ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ￣Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ；Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ；Ｓｉｎｇｌｅ—－ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆａｎ 空调日渐走众生活的同时，电风扇仍然在市场上畅销不衰。电风扇制冷效果虽然不及空调，却以 风力温和，价格低廉且环保低碳获胜。在日趋激烈的市场竞争环境中，传统的电风扇不断改进，更贴近于 人们需求，但仍不太完美：一是风力不能根据环境温度变化自动调节风扇转速；二是机械定时噪声大。本 设计完善上述缺陷，实现随室内环境温度变化而风力自动无级调速的电风扇控制系统，定时无噪声。经试 验验证，调速效果好，性能稳定，也能节省电资源。 １风扇控制理念 本系统用温度传感器实时采集环境温度送至单片机，通过单片机微处理器控制电机两端的电压来改 变电风扇转速；定时器功能，软件实现，通过简单的按键即可操作。温度及定时时间利用数码管显示。除 此之外，仍保留传统风扇的自然风、档位控制等功能。系统实现框图如图１所示，实物如图２所示，主要包 括：单片机系统，温度采集模块，按键输入模块，温度／状态显示模块，电机驱动模块。 系统实现功能： ①温控模式：开机默认模式。根据检测到的环境温度自动改变风扇的转速，温度低于设定值（２６℃）， 收稿日期：２０１４—０４—１６ 基金项目：安徽科技学院重点建设课程项目（ＺＤＫＣ１１２２）；安徽科技学院大学生创新创业训练计划项目（２０１２１０８７９０２５）。 作者简介：许芹（１９８０一），女，山东省莱芜市人，硕士，讲师，主要从事信号处理研究。 第２８卷第４期 许芹，等基于单片机温控电风扇系统设计 ３７ ２．４数码管和ＬＥＤ显示 控制电路系统使用２位数码管和８个ＬＥＤ实时显示电路运行状态。数码管采用２位显示的共阴极 电路，其段码引脚（Ａ—Ｇ、ＤＰ）接到单片机的Ｐ０端口。为了节省占用的单片机１０口，采用分时扫描显示 方式，选用３个ＰＮＰ三极管进行位选择驱动，三极管的控制基极分别接到单片机对应的ＩＯ口Ｐ２．４、Ｐ２．５ 和Ｐ２．６。 ２．５按键模块 系统设置６个按键控制运行。使用按键的优点是单片机程序易处理按键扫描。支持短按和 长按功能：短按即按一下参数变换一次；长按则相当于连击，可以快速调节参数，如果一直按住参数会不断 循环。６按键分别与单片机Ｐ１．０一Ｐ１．５相连。 ３试验验证 ３．１电路板说明 如图２所示实物。最左边接线引出的是温度传感器，电路板左边一列是６个按键，控制电风扇运行； 电路板中间是数码管和指示灯，数码管当前显示数值为实际室温，初始状态为温控模式（红色ＬＥＤ）；电路 板右边上面一个端子是２２０Ｖ交流电输入接线，下面端子输出接电风扇；最右上角为５Ｖ直流电源转换电 路。在图６所示电路中，数码管显示值为定时４．５ｈ设置，如果定时时间设定，数码管会交替显示实时室温 与设定时间值。 ３．２操作方法 系统开机默认模式是温控模式，数码管显示当前温度，电风扇风速受温度控制。此时可以按下模式切 换按键ｓ４来切换不同的模式，对应左边的一列指示灯会有指示变化。不同模式下可以按下按键ｓ５或ｓ６ 来调节风速档位，也可以按下按键Ｓ２来控制是否打开定时功能。当数码管交替显示温度和时间剩余值的 时候，表明定时功能已经打开，正进行倒计时，此时可以按下按键Ｓ１或ｓ３来加减定时时间，定时时间到系 统会自动关机。 ４ 总结 实物制作完成后，连接电风扇运行，系统工作良好。本系统还可以应用于各种需要温控的蔬菜大棚或 者动物饲养中，还可以推广至各种需要电机无级调速控制系统中。温度值通过软件设定，利用单片机控制 电风扇系统运行，精度高，稳定性好，在实际生活、生产中具有一定应用价值。 参考文献： ［１］韩兴国，苏庆勇，王为庆，等．基于ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机的职能风扇控制系统设计［Ｊ］．装备制造技术，２０１３（３）：５２—５４． ［２］樊月珍，毛恩荣．双向可控硅过零调功调速的技术实现方法［Ｊ］．中国农业大学学报，２００４，９（６）：５６—５９． ［３］何立民．单片机应用系统设计［Ｍ］．北京：＝Ｉ匕京航空航天大学出版社，１９９０． ［４］林彦获．一种可升级普通风扇为智能温控风扇的系统［Ｊ］．电子技术与软件工程，２０１３（１５）：１３３． ［５］马云峰．单片机与数字温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０的接口设计［Ｊ］．计算机测量与控制，２００２，１０（４）：２７８—２８０． （责任编辑：李孟良）
