智能風扇調(diào)速系統(tǒng)

齊晶薇 李宛娜 李磊 楊勇 孫桐 曲藝凡 程斯禹

摘? 要：智能風扇調(diào)控系統(tǒng)是通過溫度的變化來對風扇進行啟停的智能化控制，同時還可以對風扇的轉速進行具體化管理。在現(xiàn)代社會生產(chǎn)以及人們的日常生活當中都能夠看到智能風扇調(diào)控系統(tǒng)的身影，它擺脫了傳統(tǒng)電風扇性能低、靈活性差以及功能單一等問題，為我們提供了高度的便利。該系統(tǒng)的特點是可以對周邊的環(huán)境進行檢測，然后根據(jù)環(huán)境的溫度來對風速進行自動化調(diào)節(jié)。基于此，本文從軟件及硬件這兩個角度對智能風扇調(diào)控系統(tǒng)的設計進行了研究，希望能夠為相關人員提供參考和借鑒。

關鍵詞：智能化;風扇調(diào)控系統(tǒng);單片機;自動控制;系統(tǒng)設計

1.智能風扇調(diào)控系統(tǒng)的總體設計

智能風扇調(diào)控系統(tǒng)是以微控制器為核心的，包括電源電路、復位電路、熱釋電紅外電路、時鐘電路這幾個電路系統(tǒng)，同時包括顯示模塊、電機模塊以及溫度檢測模塊這幾個硬件模塊。在運行的過程中，熱釋電紅外電路可以利用紅外線原理對周邊環(huán)境進行檢測，如果發(fā)現(xiàn)房間有人、需要主動開啟風扇的時候，溫度檢測模塊就會將自動對外界環(huán)境的問題進行檢測，然后將檢測的結果傳給微控制器。這時候，微控制器會對這些數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)能夠被識別的信號。在這個過程中，溫度的數(shù)據(jù)變化可以作為PWM波改變的依據(jù)，同時也可以作為電機旋轉速度的依據(jù)。顯示模塊的功能是將當前環(huán)境溫度以及風扇的風速顯示出來。

2. 智能風扇調(diào)控系統(tǒng)的硬件設計

智能風扇調(diào)控系統(tǒng)的最小系統(tǒng)是由AT89C51、電源以及電路構成的。

2.1微控制器模塊

在智能風扇調(diào)控系統(tǒng)的微控制器采用的是具有4KB片內(nèi)單片機，它是整個系統(tǒng)的核心部分，內(nèi)部包括了定時器、存儲器等硬件設備，這些設備可以通過相互協(xié)作的方式實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制。在不需要與其他存儲器芯片和定時器件相接觸的情況下，就可以構成一個簡單的小系統(tǒng)。該系統(tǒng)雖然構成簡單，但是各個部分的結構比較緊湊，具有較強的抗干擾能力，可以滿足風扇調(diào)控的實際要求。

2.2穩(wěn)壓模塊

對于單片機來說，要維持穩(wěn)定的工作就需要施加一定的電壓。在本系統(tǒng)當中所使用的單片機為AT89C51型，它所需要的電壓量為5V。而系統(tǒng)電源的電壓為7.2V，為了使單片機能夠穩(wěn)定運行，穩(wěn)壓模塊可以實現(xiàn)電壓的轉換。在這其中所使用的是三端穩(wěn)壓器，它通過與電解電容設備一同使用就可以得到一個簡單、實用的穩(wěn)壓電路。為了使該模塊更好地滿足實用需求，還在其中添加了一個支持手動操作的按鍵，同時還設置了電源指示燈。

2.3熱釋電紅外傳感器模塊

該模塊設置了三個不同的端口，它們分別與電源、地面以及信號端口相連接。如果有人進入到該模塊的檢測區(qū)域，信號端口就可以產(chǎn)生電平跳變，可以維持數(shù)秒，以此來成為是否有人的判斷依據(jù)。

2.4溫度檢測模塊

本系統(tǒng)所使用的溫度傳感器型號為DS18B20，它的特點是使用單線接口的方式，在與微處理器進行連接的時候只需要一條口線就可以達到雙向通訊的目標，這可以為溫度提取工作的進行創(chuàng)造良好的條件。與此同時，溫度檢測模塊的工作電源為3-5V的直流電源，它可以直接與電源地相連接。只需要將信號腳介入到單片機的接口上，就可以通過該接口輸入溫度傳感器的信息來完成指令和數(shù)據(jù)的讀取和填寫。

2.5直流電機控制模塊

直流電機通常有兩個不同的引腳，它們的電平是不同的，該模塊可以以此來實現(xiàn)正反轉控制。只需要將其中的一個管腳與單片機相連接，就可以接收到來自單片機的PWM波形。而這一波形受到外界溫度的控制，單片機可以以此獲取溫度數(shù)據(jù)，并在其中劃分出不同的單位，對PWM高低電平的不同時間進行調(diào)節(jié)。與此同時，在該模塊當中還可以使用定時器來進行計時，通過高電平出現(xiàn)的時間來得到線性關系，以此來實現(xiàn)電機對速度的智能化調(diào)速。

2.6顯示模塊

本系統(tǒng)的顯示模塊選擇的是1602液晶，它是一種用來顯示字母、數(shù)字以及符號的點陣型模塊。通常來說，該模塊由多個點陣字符位所構成，每個字符位之間都有一個點距的間隔，每行之間也有一定的間隔。

3.智能風扇調(diào)控系統(tǒng)的軟件設計

智能風扇調(diào)控系統(tǒng)的軟件功能主要包括溫度檢測、紅外線檢測、模式選擇、PWM調(diào)速等功能。

3.1調(diào)速系統(tǒng)

在按下開關之后，調(diào)速系統(tǒng)就開始工作。在完成程序的初始化之后，溫度傳感器開始對環(huán)境的溫度進行讀取，由單片機調(diào)用溫度讀取函數(shù)，同時將周邊環(huán)境的溫度實時顯示在數(shù)碼管上。與此同時，熱釋電紅外傳感器會開啟，如果有人進入到感應范圍的話，就會向單片機輸入高電平。人們可以通過直接按鍵或者使用紅外遙控器的方式對風扇的速度模式進行控制，如果設置了上下限的話，還可以對風扇的PWM進行調(diào)速。

3.2跟蹤系統(tǒng)

跟蹤系統(tǒng)的功能是決定舵機是否工作，而決定的依據(jù)就是是否有人，如果有人的話系統(tǒng)就會接收相應的信號，從而對風扇的轉動角度進行調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)當中共設置了3個不同的紅外熱釋傳感器。當有人進入到感應范圍的時候，單片機就會輸入高電平。而每個傳感器與舵機的角度不同，只要在任一個角度檢測到有人的話，舵機就會自動調(diào)整角度。如果兩個或者兩個以上的傳感器都檢測到有人，舵機則會在不同的角度之間來回轉動。

結語

綜上所述，智能風扇調(diào)控系統(tǒng)在傳統(tǒng)電風扇系統(tǒng)的基礎上進行了改造，它使傳統(tǒng)電風扇的問題得到了改善。該系統(tǒng)可以對周邊環(huán)境進行自動化的檢測，從而根據(jù)溫度的變化情況來調(diào)節(jié)風速，同時還可以根據(jù)人的位置來調(diào)節(jié)轉動角度，如果房間沒有人的話會自動關閉。具有節(jié)能、靈活等特點，功能也比較多樣，在未來的市場當中將會有更為廣闊的應用前景。

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