智能電風(fēng)扇

朱秀軍+徐世軍+周卓

摘 要：智能電風(fēng)扇是基于自動(dòng)控制基礎(chǔ)上，以51單片機(jī)（STC89C51）芯片為主控芯片，以溫度傳感器，時(shí)鐘芯片，藍(lán)牙模塊等傳感器為輔，利用各種客觀條件進(jìn)行判斷，以達(dá)到電風(fēng)扇的智能化控制，實(shí)現(xiàn)隨著周?chē)h(huán)境溫度的變化模擬無(wú)極調(diào)風(fēng)。利用藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)手機(jī)和單片機(jī)之間的通信，時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)定時(shí)開(kāi)關(guān)，LCD1602液晶用來(lái)顯示實(shí)時(shí)溫度、轉(zhuǎn)速大小定時(shí)狀態(tài)，利用單片機(jī)的輸出占空比調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)速的大小，使電風(fēng)扇更加智能化、人性化，使人們使用更加便捷。

關(guān)鍵詞：51單片機(jī)；藍(lán)牙；時(shí)鐘；通信

由西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院"雙E"項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編號(hào)：20161841）

0 引言

雖然在城市基本上每家都安裝上了空調(diào)，但是還有很多農(nóng)村家庭在炎熱的夏天依然用的是普通電風(fēng)扇、蒲扇以及紙扇，而電風(fēng)扇以其低廉的價(jià)格使其廣泛的使用。而我們常見(jiàn)的電風(fēng)扇一般只有四、五個(gè)風(fēng)速檔，用的是人工開(kāi)關(guān)，不知道室內(nèi)溫度，只能人為的調(diào)節(jié)該用哪個(gè)檔，而且傳統(tǒng)的電風(fēng)扇的定時(shí)最多只能定兩個(gè)小時(shí)，具有一定的局限性。而智能電風(fēng)扇能完美的解決了這一系列問(wèn)題。它與集成電路相結(jié)合，組成一個(gè)設(shè)定溫度，感溫，控制和輸出與一身的模塊。它能根據(jù)室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)風(fēng)速大小。以51單片機(jī)主控，通過(guò)51單片機(jī)與溫度傳感器結(jié)合，根據(jù)室內(nèi)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速大小；根據(jù)時(shí)鐘芯片能精確定時(shí)，隨意設(shè)置定時(shí)時(shí)間，解決了傳統(tǒng)風(fēng)扇最多只能定時(shí)兩小時(shí)的局限性。它也能通過(guò)手機(jī)直接控制電風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)，定時(shí)，智能方便。

面臨龐大的市場(chǎng)需要，需要提高電風(fēng)扇的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。使之在技術(shù)含量上有所提高，應(yīng)使風(fēng)扇不僅功能多樣，操作簡(jiǎn)便，而且更加安全可靠。所以在設(shè)計(jì)智能電風(fēng)扇的時(shí)候，給電風(fēng)扇賦予了更多人性化的設(shè)計(jì)，如遙控控制、定時(shí)控制，模擬無(wú)極調(diào)速等，使電風(fēng)扇更加人性化。相信其豐富的功能，人性化的設(shè)計(jì)將大大提高電風(fēng)扇的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。而且最主要的是通過(guò)智能的控制使得科技的應(yīng)用深入生活中，讓廣大的人民能享受到科技帶來(lái)的方便。

1智能電風(fēng)扇的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 組成結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)主要由控制器，溫度傳感器模塊，時(shí)鐘芯片模塊，風(fēng)扇，液晶顯示模塊，藍(lán)牙模塊組成。控制器由51單片機(jī)（STC89C51）單片機(jī)芯片為主控，溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度，時(shí)鐘芯片用于定時(shí)，藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)手機(jī)和單片機(jī)的通信，液晶用于顯示工作狀態(tài)。系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖如圖（1）所示。

1.2 功能結(jié)構(gòu)

①實(shí)現(xiàn)溫度控制，通過(guò)溫度傳感器讀取環(huán)境溫度，用以調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，達(dá)到控溫作用；

②實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇定時(shí)工作功能，體現(xiàn)人性化；

③模擬無(wú)級(jí)調(diào)風(fēng)，解決普通風(fēng)扇風(fēng)速變化過(guò)大問(wèn)題；

④實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控控制；

⑤實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度顯示，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速顯示，定時(shí)顯示。

2智能電風(fēng)扇硬件選擇

2.1 STC89C51單片機(jī)

對(duì)于單片機(jī)中央處理器的方案設(shè)計(jì)，根據(jù)要求，我們可以選用具有4KB片內(nèi)EPPROM的STC89C51單片機(jī)作為中央處理器。作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，STC89C51是采用8051核的ISP在系統(tǒng)可編程芯片，最高工作時(shí)鐘頻率為80MHz，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，內(nèi)部已包含了定時(shí)器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等硬件，其硬件能符合整個(gè)控制系統(tǒng)的要求，不需要外接其他存儲(chǔ)器芯片和定時(shí)器件，方便地構(gòu)成一個(gè)最小系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，使用簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，抗干擾能力強(qiáng)，競(jìng)價(jià)比高。具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

2.2 溫度傳感器（DS18B20）

DS18B20是常用的數(shù)字溫度傳感器，單片機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：初始化、ROM操作指令、存儲(chǔ)器操作指令。必須先啟動(dòng)DS18B20開(kāi)始轉(zhuǎn)換，再讀出溫度轉(zhuǎn)換值。它具有體積小，硬件開(kāi)銷(xiāo)低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點(diǎn)，用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)周?chē)h(huán)境溫度并反饋給單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)模擬無(wú)極調(diào)風(fēng)的效果。

2.3 時(shí)鐘芯片（DS1302）

DS1302是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能。實(shí)現(xiàn)該硬件的精確定時(shí)，無(wú)定時(shí)時(shí)間短的局限性。

2.4 藍(lán)牙模塊（HC05）

藍(lán)牙HC05是主從一體的藍(lán)牙串口模塊，簡(jiǎn)單的說(shuō)，當(dāng)藍(lán)牙設(shè)備與藍(lán)牙設(shè)備配對(duì)連接成功后，我們可以忽視藍(lán)牙內(nèi)部的通信協(xié)議，直接將將藍(lán)牙當(dāng)做串口用。利用手機(jī)藍(lán)牙設(shè)備和該模塊實(shí)現(xiàn)手機(jī)和單片機(jī)之間的通信，并且通信距離可達(dá)到30米內(nèi)有效。

2.5 液晶顯示模塊（LCD1602）

LCD1602是一款字符型液晶，字符型液晶顯示模塊是一種專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊，我們選用16*2的模塊用以顯示溫度，轉(zhuǎn)速，定時(shí)。

3控制軟件程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)程序用C語(yǔ)言編寫(xiě)，采用模塊化編程，以便于修改與調(diào)試。調(diào)速方式采用PWM控制，PWM就是脈沖寬度調(diào)制，也就是占空比可變的脈沖波形，利用數(shù)字輸出對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種有效技術(shù)，用輸出占空比控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，達(dá)到模擬無(wú)極調(diào)風(fēng)的特點(diǎn)。

4結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)智能電風(fēng)扇的基本功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，硬件部分做了做出了介紹，分析了電風(fēng)扇在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上所處的地位，以及所設(shè)計(jì)的智能電風(fēng)扇主要功能與作用。使人們更深入的了解該智能電風(fēng)扇并去使用它，該電風(fēng)扇結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜，但是所用器材均是市場(chǎng)常見(jiàn)，價(jià)格低廉，且具有普遍性，造價(jià)較低，具有很好的市場(chǎng)前景和實(shí)用性。

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