本論文設(shè)計了一個單片機電風扇控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用MCS-52單片機為控制核心，設(shè)計了按鍵電路、顯示電路和過熱保護電路，并采用C語言進行編程、調(diào)試和仿真，實現(xiàn)了電風扇的幾項基本功能：電機的正反轉(zhuǎn)功能，0-990秒的定時功能，以及自然、正常、睡眠三種風類的選擇功能。經(jīng)過多次的測試與電路的調(diào)整、系統(tǒng)的各項功能均能正常實現(xiàn)。

系統(tǒng)的設(shè)計要求及內(nèi)容

本設(shè)計以MCS-52單片機為核心，通過按鍵掃描電路和顯示電路建立一個控制系統(tǒng)，使電風扇人為的變換檔位，能夠滿足人們的需求。另外，通過過熱保護電路可以很好的保護電機，當電機發(fā)熱時，電路報警并且電機停轉(zhuǎn)，當電機溫度恢復正常時，電機又正常工作。

本設(shè)計主要內(nèi)容如下：

1、用4位數(shù)碼管實時顯示電風扇的工作狀態(tài)，最高位顯示風類：“自然風”顯示“1”、“正常風”顯示“2”、“睡眠風”顯示“3”。后3位顯示定時時間：動態(tài)倒計時顯示剩余的定時時間，無定時顯示“000”。

2、設(shè)計“自然風”，“正常風”和“睡眠風”三個風類鍵用于設(shè)置風類；設(shè)計一個“定時”鍵，用于定時時間長短設(shè)置；設(shè)計一個“搖頭”鍵用于控制電機搖頭。

在整個定時狀態(tài)下，電路具有允許用戶隨時自行選擇使用“自然風”狀態(tài)，也可選擇使用“常風”和“睡眠風”狀態(tài)。

設(shè)計過熱檢測與保護電路，若電風扇電機過熱，則電機停止轉(zhuǎn)動，電機冷卻后電機又恢復轉(zhuǎn)動。

保護電路的選擇

保護電路可由以下幾種方案可供選擇：

方案一：選用熱敏電阻作為感測溫度的核心元件，通過運算放大器放大于是溫度變化引起熱敏電阻的變化，進而導致輸出微弱的電壓變化信號，再用A/D轉(zhuǎn)換芯ADC0809將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸入單片機處理。

方案二：采用熱電偶作為感測溫度的核心元件，配合橋式電路，運算放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路，將電機溫度變化信號送入單片機處理。

方案三：選用ADC0809作為過熱保護電路的核心部件，假設(shè)先設(shè)定一個標準電壓值，通過0-5V模擬電壓輸入進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，如果數(shù)據(jù)超過標準值則單片機對電機進行相應操作，使電機啟停。

對于方案一，采用熱敏電阻有價格便宜、元件易購的優(yōu)點，但熱敏電阻對溫度的細微變化不敏感，在信號采集、放大、轉(zhuǎn)換過程還會產(chǎn)生失真和誤差，并且由于熱敏電阻的R-T關(guān)系的非線性，其本身電阻對溫度的變化存在較大的誤差，雖然可以通過一定的電路給以糾正，將使電路復雜穩(wěn)定性降低，故該方案不適合本系統(tǒng)。

對于方案二，采用熱電偶和橋式測量電路相對于熱敏電阻和其對溫度的敏感性和器件的非線性誤差都有較大的提高，其測量范圍也非常高，從-50攝氏度到1600攝氏度均可測量，但是依然存在電路復雜，對過熱檢測達不到本系統(tǒng)要求的標準，故不采用此方案。

對于方案三，取代了傳感器檢測電路，大大降低了外接放大轉(zhuǎn)換等電路的誤差因素，通過運用電壓值來模擬電機溫度值，使得其分辨率很高，可以滿足系統(tǒng)要求，故采用方案三。

2.2 控制核心的選擇

方案一：采用電壓比較電路作為控制部件。溫度傳感器采用熱敏電阻或熱電偶等，溫度信號轉(zhuǎn)為電信號并放大，集成運放組成的比較電路判決控制風扇的轉(zhuǎn)速。當高于或低于某值時將風扇切換到相應檔位。

方案二：采用單片機作為控制核心，以軟件編程的方式進行風速判斷，并在端口輸出控制信號。

對于方案一，采用電壓比較電路具有電路簡單、易于實現(xiàn)，以及無需編寫軟件程序的特點，但控制方式過于單一，不能自由設(shè)置上下限動作及定時時間，無法滿足不同用戶以及不同環(huán)境下的要求，故不采用此方案。

對于方案二，以單片機作為控制器，通過編寫程序不但能將傳感器檢測到的模擬溫度值通過A/D轉(zhuǎn)換傳給單片機進行處理，而且用戶能通過鍵盤接口，自由設(shè)置上下限定時時間，滿足全方位的需求，并且通過檢測電路判斷電機溫度是否過高，能精確把握電機溫度的微小變化。故本系統(tǒng)采用方案二。