基于单片机的智能风扇

ID:296819 · 发表于 2018-3-25 17:05

基于单片机的智能风扇
*
李腾飞，魏刚，李坤，李明胜
（安徽理工大学，安徽淮南
232001
）
引言
传统的电风扇调节风速只能依赖于调节档位，不能根据
温度进行风速调节
。
当人处于睡眠状态时，夜间温度下降，电
风扇一直处于运行状态，易使人着凉感冒
。
普通电扇的定时关
机的时长在
1-2h
左右，当电扇停止运行后，温度上升，处于睡
眠状态人又会感到炎热，影响睡眠质量
。
基于以上现状，现设
计一种能够根据温度调节风扇转速的控制系统
。
1 系统结构
本系统由
STC89C52RC
单片机
、
数码管显示模块
、
按键模
块
、
温度传感器
、
热释电红外传感器
、
电机驱动模块以及电机
组成，其结构如图
1
所示
。
图
1
系统结构图
2 硬件设计
2.1
单片机
本系统采用的
STC89C52RC
单片机的主要特性如下：工
作频率范围：
0～40MHz
，实际工作频率可达
48MHz。
用户应用
程序空间为
8K
字节，片上集成
512
字节
RAM
，共
3
个
16
位
定时器
/
计数器
T0、T1、T2。
2.2 DS18B20
温度传感器
DS18B20
在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现
微处理器
DS18B20
的双向通讯
。
测温范围
－55℃～＋125℃
，固有
测温分辨率
0.5℃。
2.3
热释电红外传感器
热释电红外传感器是一种以非接触的形式感应红外辐射
并将其转换为电信号的仪器，具有功耗小
、
成本低
、
隐蔽性好
、
灵敏度高等特点
。
本系统中用于检测电扇前是否有人
。
2.4 L298N
电机驱动模块
L298N
有
4
路输出，电流输出
/
通道为
2A
，电源电压在
4.5
V~46V
，工作温度为
-25°C~130°C。
本系统中用于启驱动电机
。
3 系统工作流程
3.1
温度检测
本系统通过热释电红外传感器检测是否有人的存在，若
是人不存在，则电机不会被启动
。
若人存在，则通过
DS18B20
温度传感器测量室内温度，将所测温度数据传输进入单片机
系统，判断温度属于什么区间，从而进行对电机的相应控制
。
本系统内设置两个温度阈值，最高温度
T
H
和最低温度
T
L
。
当温度传感器检测到的温度
T≤T
L
时，电机不转；当
T
L
<T<
T
H
时，电机以
50%
速度旋转；当
T
H
≤T
时，电机全速运转
。
3.2
按键与显示
本系统中设置三个按键，分别为
K1、K2、K3。
其中
K1
按
键用于选择
T
H
和
T
L
，按一下可设置
TH
，再次按下可设置
TL。
K2
为加按键，每按一下增加
0.1
，
K2
为减按键，每按一下减少
0.1。
通过按键的配合，可以设置所需的
T
H
和
T
L
。
显示模块为数码管显示，正常运转状态下显示由温度传
摘要：传统的电扇不能根据温度设置其转速，给日常使用带来很多不便
。
本系统是一种基于单片机的温控风扇系统，由
STC89C52RC
单
片机
、
数码管显示模块
、
按键模块
、
温度传感器
、
热释电红外传感器
、
电机驱动模块以及电机组成，可根据室内温度调节风扇转速，以满足不同
温度下对电扇的转速需求
。
关键词：单片机；温控；温度传感器
中图分类号
：TP273 文献标志码
：A 文章编号
：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
* 基金项目
：
安徽理工大学大学生创新创业项目
“
基于单片机的智能风扇
”（
编号
：201610361218）。
图
2
设置
T
L
时的仿真
-35 -2017 年
35 期众创空间
科技创新与应用
Technology Innovation and Application
感器检测温度
。
当使用按键设置阈值温度时，则显示设置的阈
值温度，设置完成后转为正常运行状态，显示检测温度
。
其中，
设置
T
H
时显示格式为
Hxxx
，设置
T
L
时显示
Lxxx。
本系统在
Proteus
中的仿真如图
2
所示，
P2.0
口用输入高低电平模拟热
释电红外传感器，用
PNP
型三极管模拟电机驱动模块
。
图
2
为设置
T
L
时的仿真，图
3
为设置
T
H
时的仿真
。
图
3
设置
T
H
时的仿真
3.3
电机驱动
本系统以微控制器
STC89C52RC
单片机为控制中心，通
过电机驱动模块
L298N
对电机进行驱动
。
由于
STC89C52RC
单片机不能直接产生
PWM
波，故需要用定时器模拟
PWM
波，利用
PWM
波控制电机转速
。
若要输出的
PWM
信号的频
率是
1KHz
，则定时器定时时间长度为
0.5ms
，在定时器中断服
务程序中对
PWM
信号的输出
IO
口做
0/1
的翻转动作即可
。
在中断服务程序中对高
、
低电平持续时间做累加，判断占空
比，再做对应的翻转动作，便能实现对电机的变速控制
。
4 实物模型
由于实验材料有限，仅制作了一个简化的系统模型，包括
STC89C52RC
单片机开发板
、L298N
模块
、
电机以及供电电池
。
对于温度传感器检测温度，则用按键设置数值代替实际温度；
对于热释电红外传感器部分，也使用按键模拟：按键按下，左
侧数码管显示
1
，表示检测到人了，右侧数码管模拟正常运转
状态下检测到的室温
。
系统模型工作状态如图
4
所示
。
参考文献
：
[1]
林立，张俊亮
.
单片机原理及应用（第
3
版）
[M].
北京：电子工业出版
社，
2014.
[2]
邱关源，罗先觉
.
电路（第五版）
[M].
北京：高等教育出版社
.
[3]
垄运新
.
单片机
C
语言开发技术（第
1
版）
[M].
北京：清华大学出版
社，
2006.
[4]
胡汉才
.
单片机原理及其接口技术
[M].
北京：清华大学出版社，
2004.
[5]
荣俊昌
.
新型电风扇原理与维修
[M].
北京：高等教育出版社，
2004.
图
4
实物模型
命财产安全
。
3.3
下游环节
下游主要包括产品服务和销售渠道，目前，市面上存在的
多数为组装式报警自动关闭装置，单个报警装置或单个自动
关闭装置
。
在燃气使用安全这一块，目前国内还未存在一体化
的燃气检漏报警自动关闭网控装置
。
市面上的存在的燃气安
全装置大多数为单个报警器通过传感器感应燃气浓度来激发
报警器作出报警工作，单个自动关闭装置通过传感器激发装
置做自动关闭工作
。
在我国一个传感器同时激发两个装置工
作的技术存在却少见，而在国内燃气安全装置加入网控数据
传输的技术尚未发现
。
国内燃气安全装置销售渠道有线上销
售（电商网络平台），线下销售（实体店）
。
4 客户对一体化燃气安全装置的需求
一体化燃气安全装置要满足消费者对安全性的需求
。
因
为燃气使用已成为人们生活不可缺少的部分，所以燃气安全
装置的安全性必须达到很高的标准，才能给予消费者足够的
安全感
。
因此，一体化燃气安全装置的安全性必须比普通的燃
气安全装置高
。
其安装的便捷性也要比同类产品便捷
。
另外，
其体积和重量也要有所控制，不能过大或过重
。
在安全性
、
安装便捷性
、
体积以及重量方面达标的前提
下，装置的维修更换这一块也要求简洁方便
。
随着科技的日益
发展，未来的燃气安全装置会越来越简洁，安全性也会越来越
高，互联网技术也会深刻渗透到该装置内对装置进行控制，给
消费者更有力的安全保障
。
5 一体化燃气安全装置的发展趋势
家居燃气安全的消费开始沿着安全性
、
便捷性和环保性
三个维度发展
。
在过去的几年内，家居型的消费装置已经逐渐
从手动功能性向自动化发展
。
消费者大都比较重视自动化，简
便省心
。
而市面上的报警器和自动关闭阀门安装简单却功能
单一，报警器与自动关闭阀门的组合装置相对单个装置的安
全性变强，但安装繁琐，都没有突出便捷安全性强兼顾的特
点
。
结合当下时代的发展，互联网领域几乎占领整个市场
。
而
市面上的燃气安全装置还未发现有互联网的技术渗透
。
一体
化燃气检漏自动关闭阀装置中融合了互联网技术，这对市场
竞争来说有了一定技术优势
。
参考文献
：
[1]
戴嗣英，唐伟强
.
家用燃气器具安全使用的探讨
[J].
上海煤气，
2005
（
2
）：
29-32.
[2]
唐丽玲，饶燕，蔡熠
.
家用燃气报警器应用的探讨
[J].
煤气与热力，
2010
（
6
）：
16-18.
[3]
侯钢
.
燃气超流量泄漏自动关闭球阀
[P].
中国学术期刊，
2013
（
7
）
.
[4]
王希娟
.
基于
Wifi
和
Arduino
的空巢老人智能家居系统设计
[J].
2016
（
12
）：
19-22.
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（
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）
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