使用8051微控制器的溫控直流風(fēng)扇
溫度控制的直流風(fēng)扇是一個系統(tǒng),當(dāng)環(huán)境溫度上升到一定限度時,自動打開直流風(fēng)扇。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/202306/447370.htm一般來說,電子設(shè)備會產(chǎn)生更多的熱量。因此,應(yīng)該減少這種熱量,以保護(hù)設(shè)備。有許多方法來減少這種熱量。一種方法是自發(fā)打開風(fēng)扇。
本文介紹了兩個這樣的電路,當(dāng)它檢測到設(shè)備內(nèi)部的溫度高于其閾值時,就會自動打開風(fēng)扇。
電路圖
原理
該項目在模數(shù)轉(zhuǎn)換的原則下工作。來自LM35溫度傳感器的模擬數(shù)據(jù)被提供給模數(shù)轉(zhuǎn)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(jù)溫度的變化,ADC的輸出被生成。ADC的數(shù)字輸出給了微控制器來計算溫度并相應(yīng)地控制風(fēng)扇。
組件
微控制器部分
AT89C51單片機(jī)
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(fù)載部分
2N2222 NPN 晶體管
1N4007二極管
12V 繼電器
1KΩ 電阻器
風(fēng)扇
這里解釋一下ADC0804的配置。首先,我們需要將5V穩(wěn)壓電源連接到Vcc引腳(引腳20)。然后,將模擬和數(shù)字接地引腳(引腳8和10)連接到GND。
為了使用內(nèi)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(xù)讀取ADC的數(shù)據(jù),我們需要將RD引腳(引腳2)連接到GND。
為了讓ADC連續(xù)讀取傳感器的模擬數(shù)據(jù),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(fù)模擬輸入引腳即Vin-被連接到GND。
轉(zhuǎn)換后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為8位數(shù)據(jù),可在DB0至DB7(針腳18至11)處獲得。
電路設(shè)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(fēng)扇。
與單片機(jī)有關(guān)的基本連接包括時鐘、復(fù)位和EA。時鐘由一個11.0592MHz的晶體和兩個33pF的電容組成。復(fù)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(xiàn)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(diào)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(shù)據(jù)引腳被連接到微控制器的PORT1上。
有關(guān)ADC的基本連接在其配置中作了說明。ADC的8個數(shù)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(shù)據(jù)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(jī)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(jī)的P0.0引腳。
工作原理
本項目的目的是用8051單片機(jī)設(shè)計一個溫控風(fēng)扇,根據(jù)溫度自動打開或關(guān)閉風(fēng)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(yīng)的溫度相對應(yīng)的連續(xù)模擬輸出。這個模擬信號被賦予ADC,它將模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。
ADC的數(shù)字輸出相當(dāng)于感應(yīng)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(jìn)行一些計算。
一旦微控制器根據(jù)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(xù)監(jiān)測溫度。
如果溫度超過50攝氏度(根據(jù)代碼),微控制器將打開繼電器以啟動風(fēng)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(jī)的溫控直流風(fēng)扇電路圖
電路原理
該電路的主要原理是當(dāng)溫度大于閾值時,打開連接在直流電動機(jī)上的風(fēng)扇。
微控制器不斷地從其周圍環(huán)境中讀取溫度。溫度傳感器作為一個傳感器,將感應(yīng)到的溫度轉(zhuǎn)換為電氣值。這是一個模擬值,它被應(yīng)用于微控制器的ADC引腳。
ATmega8微控制器有六個復(fù)用的ADC通道,分辨率為10位。模擬值被應(yīng)用到其中一個輸入ADC引腳。因此在內(nèi)部使用逐次逼近法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
對于ADC轉(zhuǎn)換,應(yīng)該聲明內(nèi)部寄存器。ADC引腳輸出一個數(shù)字值。控制器將其與閾值進(jìn)行比較,如果數(shù)值大于閾值,則切換風(fēng)扇。
組件
Atmega8
L293D
Lm35
直流電動機(jī)
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(fù)值范圍到正值范圍,我們需要在數(shù)據(jù)引腳和Vcc的負(fù)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(fù)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(nèi)測量溫度。
ADC
自然界的所有參數(shù)都是模擬的,也就是說,現(xiàn)實世界中的大多數(shù)數(shù)據(jù)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(xiàn)實世界的數(shù)據(jù),我們需要將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,以便處理器或控制器能夠讀取、理解和處理這些數(shù)據(jù)。
Atmega8有內(nèi)部模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
聲明內(nèi)部ADC寄存器
ATmega8微控制器內(nèi)部有三個寄存器,即ADMUX、ADCSRA、ADC數(shù)據(jù)寄存器。模數(shù)轉(zhuǎn)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(shè)置參考電壓。
現(xiàn)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(jìn)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(jìn)制值是ADMUX=0b01000000。
現(xiàn)在使用ADSRA寄存器的ADPS0、ADPS1和ADPS2位選擇預(yù)標(biāo)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(shù):劃分系數(shù)決定表
現(xiàn)在啟用開始轉(zhuǎn)換位,即ADCSRA寄存器中的ADCSC。
在數(shù)值的轉(zhuǎn)換之后,一個中斷位被硬件啟用。
等待,直到中斷位ADIF被設(shè)置為1。
結(jié)果被存儲在ADC的兩個數(shù)據(jù)寄存器中,即ADCL和ADCH。現(xiàn)在從這些寄存器中讀取數(shù)字值
溫度控制的直流風(fēng)扇電路設(shè)計
該電路主要由ATmega8微控制器、溫度傳感器、直流電動機(jī)、驅(qū)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(jī)驅(qū)動器IC即L293D與電機(jī)相連。電機(jī)驅(qū)動器的輸入引腳與微控制器相連。PB0和PB1連接到電機(jī)驅(qū)動IC的輸入3和輸入4。
PB2和PP3引腳連接到電機(jī)驅(qū)動IC的輸入1和輸入2。 輸出引腳與電機(jī)相連。由于電機(jī)有兩個引腳,這些引腳被連接到驅(qū)動IC的輸出引腳。
使用微控制器的溫控直流風(fēng)扇電路如何工作?
最初開關(guān)電源。
微控制器開始讀取周圍環(huán)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(yīng)用到微控制器的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器引腳。
這個模擬值由微控制器內(nèi)部使用逐次逼近法轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。
當(dāng)溫度大于閾值時,微控制器向控制器發(fā)出指令,切換電機(jī)。
因此,風(fēng)扇開始旋轉(zhuǎn)。
應(yīng)用
溫控直流風(fēng)扇可以通過監(jiān)測溫度來控制設(shè)備、房間、電子元件等的溫度。
可以擴(kuò)展到基于PWM的輸出,其中風(fēng)扇的速度可以根據(jù)PWM信號的占空比而變化。
該電路可用于CPU以減少熱量。
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