基于AT89C51的无线温控电风扇调速器的设计(2)

1.1.2 DS18B20温度传感器

DS18B20内部结构如图下图所示，主要由4部分组成：64位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的管脚排列如图3.5.2所示，DQ为数字信号输入／输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地，见图3.8.2）。

ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码（CRC=X8＋X5＋X4＋1）。ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。

INTERNAL 64 位 ROM 和 一 线 端 口 存储和控制逻辑 高速暂存器 高温触发器TH 低温触发器TL 温度传感器

VDD 供电方式选择 8位CRC生成器 配置寄存器 DS18B20内

部结构

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二 系统原理

2.1 系统总体硬件设计

系统总体设计框图如下所示：

键盘输入模块 遥控器红外线发射 红外线接收模块 数字温度传感器 AT 89C51单片机系统 温度显示模块 电机控制模 块 微光显示模块

系统总体设计框图

对于单片机中央处理器的方案设计，根据要求，我们可以选用具有

4KB片内EPPROM

的AT89C51单片机作为中央处理器。作为整个控制系统的核心，AT89C51内部已包含了定时器、程序存储器、数据存储器等硬件，其硬件能符合整个控制系统的要求，不需要外接其他存储器芯片和定时器件，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，竞价比高。是比较合适的方案。

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2.2 控制装置原理

主要是利用红外线遥控技术、单片机控制技术、无级调速技术和温度传感技术，把

智能控制技术应用于家用电器的控制中，将电风扇的电机转速作为被控制量，由单片机分析采集到的数字温度信号，然后 ,接收一定量的数据之后通过平均滤波和模糊控制算法后 ,控制 PWM的输出占空比来控制可控硅的导通角改变电机端的输入电压从而达到对风扇电机进行调速。从而达到无须人为控制便可自动调整风速的效果。

模糊控制算法

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三 系统硬件设计

3.1 温度检测与显示硬件模块设计

根据DS18B20的初始化时序、写时序和读时序，分别编写了3个子程序：INIT为初始化子程序，WRITE为写（命令或数据）子程序，READ为读数据子程序，所有的数据读写均由最低位开始。

主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。必须先启动DS18B20开始转换，再读出温度转换值。假设接一单元，再按照温度值字节的表示格式及其符号位，经过简单的变换即可得到实际温度探测电路。单线数字温度传感器DS18B20 采用一线总线接口，大大节省了系统的I/O 资源。如图下图所示。

+5V U6 VDD DQ GND R6 PIAI

温度传感器DS18B20 电路

温度传感器可以选用LM324A的运算放大器，将其设计成比例控制调节器，输出电压与热敏电阻的阻值成正比，但这种方案需要多次检查后方可使采样精确，过于繁琐。所以我采用老性能更为优越的DS18B20数字温度传感器，它可以直接将模拟温度信号转化为数字信号，降低了电路的复杂程度，提高了电路的运行质量。

本模块以DS18B20作为温度传感器，AT89C51作为处理器，配以温度显示作为温度控制输出单元。整个系统力求结构简单，功能完善。电路图如图4-4-3所示。系统工作原理如下：DS18B20进行现场温度测量，将测量数据送入AT89C51的P3.7口，经过单片机处理后显示温度值，并与设定温度值的上下限值比较，若高于设定值或低于设定下限值则控制电机转速进行调整。

下图为DS18B20温度计原理图

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3.2 DS18B20的温度处理方法

DS18B20简介

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。该装置信号线高的时候，内部电容器 储存能量通由1线通信线路给片子供电，而且在低电平期间为片子供电直至下一个高电平的到来重新充电。 DS18B20的电源也可以从外部3V-5 .5V的电压得到。

DS18B20采用一线通信接口。因为一线通信接口，必须在先完成ROM设定，否则记忆和控制功能将无法使用。主要首先提供以下功能命令之一： 1 ）读ROM， 2 ）ROM匹配， 3 ）搜索ROM， 4 ）跳过ROM， 5 ）报警检查。这些指令操作作用在没有一个器件的64位光刻ROM序列号，可以在挂在一线上多个器件选定某一个器件，同时，总线也可以知道总线上挂有有多少，什么样的设备。

温度的读取

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。16位数字摆放是从低位到高位。

根据DS18B20的初始化时序、写时序和读时序，分别编写了3个子程序：INIT为初始化子程序，WRITE为写（命令或数据）子程序，READ为读数据子程序，所有的数据读写均由最低位开始。

主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。必须先启动DS18B20开始转换，再读出温度转换值。假设接一单元，再按照温度值字节的表示格式及其符号位，经过简单的变换即可得到实际温度探测电路。单线数字温度传感器DS18B20 采用一线总线接口，大大节省了系统的I/O 资源。下面为DS18B20连接电路图。

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