基于單片機的智能風扇

李騰飛+魏剛+李坤+李明勝

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 system is a kind of temperature control fan system based on single chip microcomputer. It is composed of STC89C52RC single chip microcomputer， 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

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?；谝陨犀F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。

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TH和最低溫度TL。當溫度傳感器檢測到的溫度T≤TL時，電機不轉；當TL

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TH和TL，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TH和TL。

顯示模塊為數碼管顯示，正常運轉狀態下顯示由溫度傳感器檢測溫度。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TH時顯示格式為Hxxx，設置TL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TL時的仿真，圖3為設置TH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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