文献综述

题目基于单片机的温控风扇设计

摘要：针对传统电扇多采用机械方式进行控制风速大小，但有功能单一，噪音大等缺点。本文设计了一种基于单片机和DS18B20温度传感器的温控风扇根据环境温度的变化自动控制风扇的转速，同时具备红外遥控能力能够定时开关机。为了便于观察将时间风速等信息放在显示屏上。

关键词：单片机 温控风扇 设计

1. 研究目的及意义

随着电子技术和芯片制造技术的发展，电子处理器具备了高速率、微体积、微功耗的特点，因而它被广泛地用在家用电器中，使其能根据环境的改变自主做出相应调整，显著提高用户舒适度、便利性和安全性。温度控制器的最大特点是能实时监控周围温度的高低， 并能同时控制电机运作来改变温度。 它的广泛应用和普及给人们的日常生活带来了方便。智能温控风扇是用单片机系统来完成的一个小型的控制系统，其发展趋势可以根据其性质进行相应的改进可以运用与不同场合的温度监测控制，并带来大量的经济效益。

1. 国内外研究概况

2.1.1国外：温度控制系统广泛应用于社会各个领域，但根据应用场合以及要求性能的不同使得其也不尽相同。传统的温度控制系统大多数采用模拟方法实现，主要有开关式控制法、比例式控制法等等，控制电路大都采用继电器控制电路，虽然结构简单，但由于继电器动作频繁，常导致触点不良而影响温度控制，且其反应速度慢、精度低、造价高、维修麻烦。而随着温度控制技术的不断进步以及其与计算机等技术的相结合，使得温度控制系统在各方面取得了巨大发展。其具体如下: 1) 在控制电路上，采用主回路无触点作为控制电路的方法则，即采用无触点的可控硅或固态继电器替代传统的继电器，克服了传统继电器按触不良的问题，提高了系统的稳定性，且其造价低，维修简单: 2) 在温度采集方面，打破了传统的用热电阻、热电偶以及AD转换器采集温度的思路，采用单线数学温度传感器采集温度，不仅简化了电路结构,同时有效地提高了系统的控制精度，如美国DALLAS公司1995年生产DS1820数学温度传感器，其测温范围- 55~- 125C,标称测温精度为0.5C,从DS18B20读出或写入信息仅需1根口线( 单线按口)国;3) 采用单片机等做为中央控制核心: 单片微型计算机(Single Chip Microcomputer) 简称单片机，是
把组成微型计算机的各功能部件: 中央处理器CUP、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、1/0接口电路、定时器/ 计数器等部件制作在一块集成芯片上构成的一个完整微型计算机，具有丰富的中断等资源间[日。用单片机做为中央控制核心不仅极大地提高了温度控制系统的智能化，减化了外围电路的设计，同时结合文献[7]的算法，通过编程方法实现系统的参数自整定，提高了系统的控制精度以及反应速度，增强了系统功能，同时使得系统的适应性大大增强。与此同时，在国外随着计算机等技术的迅猛发展以及其与温度控制技术的不段结合，使得其温度控制技术在智能化、自适应、参数自整定等方面取得大量成果。从20世纪70 年代以来，先是采用模拟式组合表来采集现场信息并进行记录和控制。到80年代末出现了分布式控制系统。在此基础上,日本、美国、德国等因在温度控制领域都生产出了一批性能优异的温度控制器及仪器数学控制器等。这些温度控制系统普遍具有参数自整定功能并结合了计算机、通信等技术,运用先进的算法，具有控制精度高、抗干扰力强、鲁棒性能好的特点。

2.1.2国内：我国在温度控制技术方面尽管已经取得了一些成就，但是更多的企业任然停留在简单的PID控制，与国外相比，我们在智能控制技术领域任有很大的差距。

2.2发展趋势：随着工业自动化控制理论、通信技术和计算机技术的迅速发展，温度控制器正朝着高精度、小型化等方向迅速发展。其具体表现为传感器技术的改进与温度控制算法的改进。

2.2.1在温度传感器方面，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化等高科技的方向迅速发展:1) 提高温度检测的精度: 目前，国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器，所用的是9~12位A/D转换器，分辨力一般可达0.5~0.0625C。由美国DALLAS 半导体公司新研制的DS1624 型高分辨力智能温度传感器，能输出13位- ~进制数据，其分辨力高达0.03125C,测温精度为土0.2C; 2) 增加温度传感器测试功能: 新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。例如，采用DS1629 型单线智能温度传感器增加了实时日历时钟(RTC) 等，使其功能更加完善。DS1624 还增加了存储功能，利用芯片内部的B2PROM 存储器来存储用户的短信息等; 3) 温度传感器总线技术的标准化与规范化: 即温度传感系统的总线技术的标准化，所采用主线有单总线、I2C 总线、Smbus 总线和SPI 总线等; 4) 温度传感器可靠性及安全性设计: 采用了高性能的E-O 式A/ D转换器，结合过采样、噪声整形和数字滤波等技术，来提高有效分辨力。同时在安全性上还设计了完善的系统过热保护功能等: 5) 虚拟温度控制器和网
络温度控制器: 虚拟温度控制器是基于温度控制器硬件和计算机平台结合软件开发而成的。利用软件来完成温度控制器的标定及校准，从而实现最佳性能指标，而网络温度控制器是包含数学传感器、网络按口和处理单元的新一代智能温度控制器。它首先通过数学传感器将被测温度转换为数字量，再送给微控制器处理。最后将测量结果传输到网络，以实现各传感器之间、传感器与执行器之间、传感器与系统之间的数据交换及资源共享，在更换传感器时无须进行标定和校准; 6) 温度控制器单片测温控制系统: 单片系统是在芯片上集成一个系统或子系统，其集成度将高达108~109 元件/片，这将给IC 产业及IC 应用带来划时代的进步。