使用8051微控制器的溫控直流風扇

溫度控制的直流風扇是一個系統，當環境溫度上升到一定限度時，自動打開直流風扇。

一般來說，電子設備會產生更多的熱量。因此，應該減少這種熱量，以保護設備。有許多方法來減少這種熱量。一種方法是自發打開風扇。

本文介紹了兩個這樣的電路，當它檢測到設備內部的溫度高于其閾值時，就會自動打開風扇。

電路圖

原理

該項目在模數轉換的原則下工作。來自LM35溫度傳感器的模擬數據被提供給模數轉換器ADC0804。

溫度傳感器的模擬輸出將以每攝氏度10mV的速度變化。

ADC0804是一個8位的ADC。對于5V的參考電壓，我們將得到一個5V/28=20mV的分辨率。這意味著，這是來自傳感器的模擬值的最小變化，可以被ADC IC識別。

根據溫度的變化，ADC的輸出被生成。ADC的數字輸出給了微控制器來計算溫度并相應地控制風扇。

組件

微控制器部分

AT89C51單片機

AT89C51編程器板

11.0592 MHz石英晶體

33pF陶瓷電容

2 x 10KΩ 電阻器

10μF 電解電容

按鈕

16 X 2 LCD 顯示器

10KΩ POT

溫度傳感器部分

LM35

ADC0804

10KΩ 電阻器

150pF陶瓷電容

1KΩ x 8 電阻器組

負載部分

2N2222 NPN 晶體管

1N4007二極管

12V 繼電器

1KΩ 電阻器

風扇

這里解釋一下ADC0804的配置。首先，我們需要將5V穩壓電源連接到Vcc引腳（引腳20）。然后，將模擬和數字接地引腳（引腳8和10）連接到GND。

為了使用內部時鐘，我們需要在CLK IN（針腳4）和CLK R（針腳19）之間連接一個10KΩ的電阻，然后，在針腳4和GND之間連接一個150pF的電容來完成振蕩器的電路。

CS引腳（引腳1）連接到GND以啟用ADC。

為了讓微控制器連續讀取ADC的數據，我們需要將RD引腳（引腳2）連接到GND。

為了讓ADC連續讀取傳感器的模擬數據，我們需要將寫針腳（針腳3）與中斷針腳（針腳5）短路。

傳感器（LM35）的模擬輸出連接到ADC的Vin+（針腳6）。ADC的負模擬輸入引腳即Vin-被連接到GND。

轉換后的數字數據為8位數據，可在DB0至DB7（針腳18至11）處獲得。

電路設計

本項目的主要組成部分是8051微控制器，16×2液晶顯示器，LM35溫度傳感器，ADC0804，繼電器和風扇。

與單片機有關的基本連接包括時鐘、復位和EA。時鐘由一個11.0592MHz的晶體和兩個33pF的電容組成。復位電路由一個10μF的電容、10KΩ的電阻和一個按鈕組成。EA引腳被一個10KΩ的電阻拉高。

現在我們來看看與其他元件的連接情況。

對于LCD顯示屏，一個10KΩ的鍋被連接到對比度調整引腳。LCD的三個控制引腳連接到P3.6、GND和P3.7引腳。

LCD的8個數據引腳被連接到微控制器的PORT1上。

有關ADC的基本連接在其配置中作了說明。ADC的8個數字輸出必須連接到微控制器的端口2。

下一個我們要連接的元件是LM35。將LM35的數據針腳連接到模擬輸入針腳，即ADC的針腳6。

最后，我們需要把由電阻、晶體管和繼電器組成的繼電器電路連接到單片機的0號端口，并把0號端口從外部拉起。

將繼電器的輸入端，即晶體管的基極連接到單片機的P0.0引腳。

工作原理

本項目的目的是用8051單片機設計一個溫控風扇，根據溫度自動打開或關閉風扇。本項目的工作原理在此說明。

在這個電路中，LM35溫度傳感器將提供與它所感應的溫度相對應的連續模擬輸出。這個模擬信號被賦予ADC，它將模擬值轉換為數字值。

ADC的數字輸出相當于感應到的模擬電壓。

為了從感知的模擬電壓中獲得溫度，我們需要在微控制器的編程中進行一些計算。

一旦微控制器根據邏輯完成了計算，溫度就會顯示在LCD上。像這樣，微控制器將持續監測溫度。

如果溫度超過50攝氏度（根據代碼），微控制器將打開繼電器以啟動風扇。如果溫度降到40攝氏度以下（按照代碼）。

電路圖 

使用ATmega8單片機的溫控直流風扇電路圖

電路原理

該電路的主要原理是當溫度大于閾值時，打開連接在直流電動機上的風扇。

微控制器不斷地從其周圍環境中讀取溫度。溫度傳感器作為一個傳感器，將感應到的溫度轉換為電氣值。這是一個模擬值，它被應用于微控制器的ADC引腳。

ATmega8微控制器有六個復用的ADC通道，分辨率為10位。模擬值被應用到其中一個輸入ADC引腳。因此在內部使用逐次逼近法進行轉換。

對于ADC轉換，應該聲明內部寄存器。ADC引腳輸出一個數字值。控制器將其與閾值進行比較，如果數值大于閾值，則切換風扇。

組件

Atmega8

L293D

Lm35

直流電動機

元件描述

LM35

LM35是一個集成電路傳感器，可用于測量溫度。該傳感器的輸出電壓與溫度成正比，單位為攝氏度。LM35的輸出電壓將以每攝氏度10mV的速度變化。

通常情況下，LM35溫度傳感器的量程為-55攝氏度到+150攝氏度。為了測量這個完整的溫度范圍，即從負值范圍到正值范圍，我們需要在數據引腳和Vcc的負電源之間連接一個外部電阻。

無論如何，我們在這個項目中不打算考慮負溫度范圍。因此，在正常的工作條件下，我們可以在+2攝氏度到+150攝氏度的范圍內測量溫度。

ADC

自然界的所有參數都是模擬的，也就是說，現實世界中的大多數數據都是由模擬信號來描述的。例如，如果測量的是房間的溫度。

房間的溫度隨著時間不斷變化。這種隨時間變化的測量信號，例如從1秒、1.1秒、1.2秒等等，被稱為模擬信號。

為了使用微處理器或微控制器來處理現實世界的數據，我們需要將模擬信號轉換為數字信號，以便處理器或控制器能夠讀取、理解和處理這些數據。

Atmega8有內部模擬數字轉換器。

聲明內部ADC寄存器

ATmega8微控制器內部有三個寄存器，即ADMUX、ADCSRA、ADC數據寄存器。模數轉換器的分辨率為10位。

最初，使用ADCMUX寄存器選擇ADC的參考電壓。

在ADMUX寄存器中選擇REFS0和REFS1值來設置參考電壓。

現在使用ADMUX寄存器中的MUX0-MUX3位選擇ADC通道。下面的表格顯示了要放在MUX0-MUX3位的二進制值，以選擇一個通道。

如果傳感器被連接到ADC0通道，在AREF引腳上有外部電容的AVCC，那么要分配給ADMUX寄存器的二進制值是ADMUX=0b01000000。

現在使用ADSRA寄存器的ADPS0、ADPS1和ADPS2位選擇預標度值，同時使用ADSCRA寄存器的ADEN位啟用ADC。

下面的位決定了XTAL頻率和ADC輸入時鐘之間的劃分系數：劃分系數決定表

現在啟用開始轉換位，即ADCSRA寄存器中的ADCSC。

在數值的轉換之后，一個中斷位被硬件啟用。

等待，直到中斷位ADIF被設置為1。

結果被存儲在ADC的兩個數據寄存器中，即ADCL和ADCH。現在從這些寄存器中讀取數字值

溫度控制的直流風扇電路設計

該電路主要由ATmega8微控制器、溫度傳感器、直流電動機、驅動IC組成。溫度傳感器被連接到ADC引腳的輸入端，即微控制器的ADC0引腳。

溫度傳感器有三個輸入引腳，VCC，接地。中間一個是輸出，另外兩個引腳是地和VCC。用于ADC的VREF和AVCC從外部施加到微控制器上。20和21號引腳是AREF和AVCC引腳，連接到5v的電源電壓。

微控制器的端口B通過一個電機驅動器IC即L293D與電機相連。電機驅動器的輸入引腳與微控制器相連。PB0和PB1連接到電機驅動IC的輸入3和輸入4。

PB2和PP3引腳連接到電機驅動IC的輸入1和輸入2。 輸出引腳與電機相連。由于電機有兩個引腳，這些引腳被連接到驅動IC的輸出引腳。

使用微控制器的溫控直流風扇電路如何工作？

最初開關電源。

微控制器開始讀取周圍環境的溫度。

溫度的模擬值是由溫度傳感器給出的。

這個模擬值被應用到微控制器的模擬到數字轉換器引腳。

這個模擬值由微控制器內部使用逐次逼近法轉換為數字值。

當溫度大于閾值時，微控制器向控制器發出指令，切換電機。

因此，風扇開始旋轉。

應用

溫控直流風扇可以通過監測溫度來控制設備、房間、電子元件等的溫度。

可以擴展到基于PWM的輸出，其中風扇的速度可以根據PWM信號的占空比而變化。

該電路可用于CPU以減少熱量。