无人值守机房温控风扇的设计

叶建超 关 健 王春雨 承德广播电视台 067000

【文章摘要】

夏季无人值守机房设备能否高效与安全运行，机房温度至关重要。采用单片机作为中央处理单元，采集温度传感器获取的机房实际温度，通过与可调预设温度比较实现控制继电器的闭合与断开，从而实现风扇与供电系统的通断，达到控制风扇启动和停止的功能，利用按键调节预设温度值，用数码管显示预设温度和机房实际温度。

【关键词】

单片机；温度控制；继电器

0 引言

随着科技的发展，设备的集成度越来越高，散热性能直接影响设备的运行情况，通常需要增加风扇来加强空气对流达到降温目的。而随着温度控制技术的发展，温控风扇越来越受到重视并被广泛的应用。在现阶段，温控风扇根据环境温度的变化，自动控制风扇的启动和停止。

随着单片机的广泛应用，出现了基于单片机的温控风扇系统。它的设计为无人值守机房温度控制带来了诸多便利，能确保机房设备的稳定有效运行。

1 系统设计方案

方案采用AT89C52 单片机作为中央处理模块，DS18B20 作为温度采集元件， 通过控制继电器的闭合与断开，达到控制风扇供电通断的功能，并通过数码管显示系统预设温度和实际采集温度。根据系统预设温度和实际采集温度的比较结果，控制风扇的自动启动或停止。系统结构框图如图1 所示。

图1 系统构成框图

2 各单元模块的硬件设计

2.1 中央处理模块电路

中央处理模块是整个系统的中枢，任何模块都不能独立的完成相应的任务，必须通过与中央处理模块配合才能完成相应的功能。

AT89C52 共有I/O 接口32 个。

P1.0、P1.1 与按键相连，通过按键控制系统预设温度的升高和降低。

P3.2 与外部中断INT0 相连，按键采用中断方式查询，当按键按下时，产生中断，在中断响应中查询哪一按键按下。

P1.2 与温度采集元件DS18B20 相连，供单片机读取机房实际采集温度。

P1.3 与继电器相连，通过输出高低电平控制继电器的闭合与断开。

P2.1~P2.4 与数码管位选端相连，P0 口与数码管数据口相连，达到显示预设温度和实测温度的目的。

2.2 按键模块电路

按键模块包括2 个独立按键SW2 和SW3，采用中断方式查询按键，与门输出低电平，下降沿触发单片机中断，通过中断响应查询哪一按键按下。当SW2 或SW3 按键按下一次，单片机对系统预设温度值进行加一或减一操作。其接线如图3 所示。

2.3 数码管显示模块电路

方案选用5 位共阴极数码管作为显示模块，其中3 位数码管用于显示实际采集温度，精确到0.1 摄氏度； 2 位数码管用于显示系统预设温度，只显示整数值。利用单片机控制5 位数码管动态显示，硬件连接如图4 所示。

2.4 温度采集模块电路

方案基于单片机读取温度采集元件DS18B20 的测量值，这个值为16 位二进制形式存储，单片机依次读取低8 位和高8 位。本设计将DS18B20 接在P1.2 口实现读取实际测量温度的功能。其与单片机的连接如图5 所示。

图5 温度采集模块电路图

2.5 继电器控制模块电路

本设计中由单片机的I/O 口P1.3 控制继电器。当线圈通电导通时，继电器常开触点闭合，风扇电源与220V 外电接通， 风扇启动。二极管D1 的作用是继电器线圈的续流作用，当继电器通电或断开时，会产生较大反电动势，采用反向二极管的吸收，会起到很好效果。电路连接如图6 所示。

2.6 供电模块电路

220v 交流电经变压器变压后，由桥式

图3 按键模块电路图

图2 中央处理模块电路图

电子科技

Electronics Technology

002

电子制作

整流电路整流，得到一个电压波动很大的直流电源，所以需要接一个330uF 的电解电容滤波。要得到一个比较稳定的电压， 接入了一个三端稳压器元件LM7805。三端稳压器后面接一个1uF 的电容，这个电容有滤波和阻尼作用。该电路输入家用220v 交流电，发光二极管D1 会亮，显示电路工作状态，经过全桥整流，稳压后输出稳定的5v 直流电。电路连接如图7 所示。

3 结束语

设计方案由六部分组成，既中央处理模块电路、按键模块电路、数码管显示模块电路、温度采集模块电路、继电器控制模块电路、供电模块电路。

首先检测机房环境温度，然后通过单片机比较实际温度与预设温度，当机房温度高于预设温度时，控制继电器吸合，风扇接通电源后启动，当机房温度低于预设温度时，控制继电器断开，风扇断开电源后停止。为了直观显示机房温度环境，采用数码管动态显示电路，对环境实际温度和系统预设温度进行显示。同时系统预设温度可以通过按键进行升高和降低。

本设计以单片机为核心处理模块，通过DS18B20 采集环境温度，根据环境温度的变化控制风扇的启动和停止，实现了基于单片机的温控风扇的设计。

图6 继电器控制模块电路图

图4 数码管显示模块电路图

图7 供电模块电路图