基于單片機的智能風扇

ID:296819 · 發表于 2018-3-25 17:05

基于單片機的智能風扇
*
李騰飛，魏剛，李坤，李明勝
（安徽理工大學，安徽淮南
232001
）
引言
傳統的電風扇調節風速只能依賴于調節檔位，不能根據
溫度進行風速調節
。
當人處于睡眠狀態時，夜間溫度下降，電
風扇一直處于運行狀態，易使人著涼感冒
。
普通電扇的定時關
機的時長在
1-2h
左右，當電扇停止運行后，溫度上升，處于睡
眠狀態人又會感到炎熱，影響睡眠質量
。
基于以上現狀，現設
計一種能夠根據溫度調節風扇轉速的控制系統
。
1 系統結構
本系統由
STC89C52RC
單片機
、
數碼管顯示模塊
、
按鍵模
塊
、
溫度傳感器
、
熱釋電紅外傳感器
、
電機驅動模塊以及電機
組成，其結構如圖
1
所示
。
圖
1
系統結構圖
2 硬件設計
2.1
單片機
本系統采用的
STC89C52RC
單片機的主要特性如下：工
作頻率范圍：
0～40MHz
，實際工作頻率可達
48MHz。
用戶應用
程序空間為
8K
字節，片上集成
512
字節
RAM
，共
3
個
16
位
定時器
/
計數器
T0、T1、T2。
2.2 DS18B20
溫度傳感器
DS18B20
在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現
微處理器
DS18B20
的雙向通訊
。
測溫范圍
－55℃～＋125℃
，固有
測溫分辨率
0.5℃。
2.3
熱釋電紅外傳感器
熱釋電紅外傳感器是一種以非接觸的形式感應紅外輻射
并將其轉換為電信號的儀器，具有功耗小
、
成本低
、
隱蔽性好
、
靈敏度高等特點
。
本系統中用于檢測電扇前是否有人
。
2.4 L298N
電機驅動模塊
L298N
有
4
路輸出，電流輸出
/
通道為
2A
，電源電壓在
4.5
V~46V
，工作溫度為
-25°C~130°C。
本系統中用于啟驅動電機
。
3 系統工作流程
3.1
溫度檢測
本系統通過熱釋電紅外傳感器檢測是否有人的存在，若
是人不存在，則電機不會被啟動
。
若人存在，則通過
DS18B20
溫度傳感器測量室內溫度，將所測溫度數據傳輸進入單片機
系統，判斷溫度屬于什么區間，從而進行對電機的相應控制
。
本系統內設置兩個溫度閾值，最高溫度
T
H
和最低溫度
T
L
。
當溫度傳感器檢測到的溫度
T≤T
L
時，電機不轉；當
T
L
<T<
T
H
時，電機以
50%
速度旋轉；當
T
H
≤T
時，電機全速運轉
。
3.2
按鍵與顯示
本系統中設置三個按鍵，分別為
K1、K2、K3。
其中
K1
按
鍵用于選擇
T
H
和
T
L
，按一下可設置
TH
，再次按下可設置
TL。
K2
為加按鍵，每按一下增加
0.1
，
K2
為減按鍵，每按一下減少
0.1。
通過按鍵的配合，可以設置所需的
T
H
和
T
L
。
顯示模塊為數碼管顯示，正常運轉狀態下顯示由溫度傳
摘要：傳統的電扇不能根據溫度設置其轉速，給日常使用帶來很多不便
。
本系統是一種基于單片機的溫控風扇系統，由
STC89C52RC
單
片機
、
數碼管顯示模塊
、
按鍵模塊
、
溫度傳感器
、
熱釋電紅外傳感器
、
電機驅動模塊以及電機組成，可根據室內溫度調節風扇轉速，以滿足不同
溫度下對電扇的轉速需求
。
關鍵詞：單片機；溫控；溫度傳感器
中圖分類號
：TP273 文獻標志碼
：A 文章編號
：2095-2945（2017）35-0035-02
Abstract
：
The traditional fan can not set its speed according to the temperature
，
to bring a lot of inconvenience to daily use. The sys－
tem is a kind of temperature control fan system based on single chip microcomputer. It is composed of STC89C52RC single chip microcom －
puter
，
digital display module
，
key module
，
temperature sensor
，
pyroelectric infrared sensor
，
motor drive module and motor. The fan speed
can be adjusted according to the indoor temperature. To meet the different temperature on the fan speed requirements.
Keywords
：
single chip; temperature control; temperature sensor
* 基金項目
：
安徽理工大學大學生創新創業項目
“
基于單片機的智能風扇
”（
編號
：201610361218）。
圖
2
設置
T
L
時的仿真
-35 -2017 年
35 期眾創空間
科技創新與應用
Technology Innovation and Application
感器檢測溫度
。
當使用按鍵設置閾值溫度時，則顯示設置的閾
值溫度，設置完成后轉為正常運行狀態，顯示檢測溫度
。
其中，
設置
T
H
時顯示格式為
Hxxx
，設置
T
L
時顯示
Lxxx。
本系統在
Proteus
中的仿真如圖
2
所示，
P2.0
口用輸入高低電平模擬熱
釋電紅外傳感器，用
PNP
型三極管模擬電機驅動模塊
。
圖
2
為設置
T
L
時的仿真，圖
3
為設置
T
H
時的仿真
。
圖
3
設置
T
H
時的仿真
3.3
電機驅動
本系統以微控制器
STC89C52RC
單片機為控制中心，通
過電機驅動模塊
L298N
對電機進行驅動
。
由于
STC89C52RC
單片機不能直接產生
PWM
波，故需要用定時器模擬
PWM
波，利用
PWM
波控制電機轉速
。
若要輸出的
PWM
信號的頻
率是
1KHz
，則定時器定時時間長度為
0.5ms
，在定時器中斷服
務程序中對
PWM
信號的輸出
IO
口做
0/1
的翻轉動作即可
。
在中斷服務程序中對高
、
低電平持續時間做累加，判斷占空
比，再做對應的翻轉動作，便能實現對電機的變速控制
。
4 實物模型
由于實驗材料有限，僅制作了一個簡化的系統模型，包括
STC89C52RC
單片機開發板
、L298N
模塊
、
電機以及供電電池
。
對于溫度傳感器檢測溫度，則用按鍵設置數值代替實際溫度；
對于熱釋電紅外傳感器部分，也使用按鍵模擬：按鍵按下，左
側數碼管顯示
1
，表示檢測到人了，右側數碼管模擬正常運轉
狀態下檢測到的室溫
。
系統模型工作狀態如圖
4
所示
。
參考文獻
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北京：高等教育出版社，
2004.
圖
4
實物模型
命財產安全
。
3.3
下游環節
下游主要包括產品服務和銷售渠道，目前，市面上存在的
多數為組裝式報警自動關閉裝置，單個報警裝置或單個自動
關閉裝置
。
在燃氣使用安全這一塊，目前國內還未存在一體化
的燃氣檢漏報警自動關閉網控裝置
。
市面上的存在的燃氣安
全裝置大多數為單個報警器通過傳感器感應燃氣濃度來激發
報警器作出報警工作，單個自動關閉裝置通過傳感器激發裝
置做自動關閉工作
。
在我國一個傳感器同時激發兩個裝置工
作的技術存在卻少見，而在國內燃氣安全裝置加入網控數據
傳輸的技術尚未發現
。
國內燃氣安全裝置銷售渠道有線上銷
售（電商網絡平臺），線下銷售（實體店）
。
4 客戶對一體化燃氣安全裝置的需求
一體化燃氣安全裝置要滿足消費者對安全性的需求
。
因
為燃氣使用已成為人們生活不可缺少的部分，所以燃氣安全
裝置的安全性必須達到很高的標準，才能給予消費者足夠的
安全感
。
因此，一體化燃氣安全裝置的安全性必須比普通的燃
氣安全裝置高
。
其安裝的便捷性也要比同類產品便捷
。
另外，
其體積和重量也要有所控制，不能過大或過重
。
在安全性
、
安裝便捷性
、
體積以及重量方面達標的前提
下，裝置的維修更換這一塊也要求簡潔方便
。
隨著科技的日益
發展，未來的燃氣安全裝置會越來越簡潔，安全性也會越來越
高，互聯網技術也會深刻滲透到該裝置內對裝置進行控制，給
消費者更有力的安全保障
。
5 一體化燃氣安全裝置的發展趨勢
家居燃氣安全的消費開始沿著安全性
、
便捷性和環保性
三個維度發展
。
在過去的幾年內，家居型的消費裝置已經逐漸
從手動功能性向自動化發展
。
消費者大都比較重視自動化，簡
便省心
。
而市面上的報警器和自動關閉閥門安裝簡單卻功能
單一，報警器與自動關閉閥門的組合裝置相對單個裝置的安
全性變強，但安裝繁瑣，都沒有突出便捷安全性強兼顧的特
點
。
結合當下時代的發展，互聯網領域幾乎占領整個市場
。
而
市面上的燃氣安全裝置還未發現有互聯網的技術滲透
。
一體
化燃氣檢漏自動關閉閥裝置中融合了互聯網技術，這對市場
競爭來說有了一定技術優勢
。
參考文獻
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!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（
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4 頁
）
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基于單片機的智能風扇