毕业论文智能温度控制和风扇控制系统

毕业论文智能温度控制和风扇控制系统Newly compiled on November 23, 2020毕业设计说明书学生姓名：学号：学院：专业年级：题目：指导教师：评阅教师：年月摘要本次毕业设计设计了一个基于热释人体红外的风扇及照明控制系统，采用单片机STC89C52为控制器，以热释人体红外和系统来检测室内有无人员以及室内温度，通过光敏电阻来检测室内的光线强度，用温度传感器DS18B20来检测室内温度，用LCD1602来实时显示系统当前的工作模式和室内的温度，同时可通过按键来实现正常模式与防盗模式两者之间的随意切换。

调试结果表明该系统可以实时调节和控制室内风扇的转速和灯管的照明，达到了智能控制和节能的目的，并通过设置启动防盗模式来达到防盗的效果。

关键词：热释人体红外；STC89C52；智能温控风扇；照明控制Title The design of intelligent temperature control fan andillumination system based on the body pyroelectric infraredAbstract:In this paper we designed an intelligent temperature control fan and illumination system based on the body pyroelectric infrared to control the fan and the lamp in real time. In this system we use the STC89C52 as the intelligent controller, we detect the inner-room temperature with the temperature sensor, and decide whether there is a person or not based on infrared from the body, and check the illumination intensity through the photoconductive resistance. Besides, we utilize the LCD1602 to display the present working mode and the inner-room temperature, meanwhile, we could change the mode freely by pressing the buttons. Result shows that the system can surely control the objects intelligently and decrease the electric power effectively. Besides, it can also realize the effect of anti-theft by setting the anti-theft mode.Key words: the body pyroelectric infrared; AT89C51; intelligent temperature control fan; illumination control目录1 绪论智能温控风扇及照明控制系统的研发背景1.1.1 智能温控风扇的设计背景随着空调机在日常生活中的普遍应用，很容易想到电风扇会成为空调的社会淘汰品，其实经过市场的考验和证实，真实的并不是这样的,在空调产品的冲击下，电风扇产品仍然具有很强大的生命力，电风扇在市场的考验中并没有淡出市场，反而销售在不停的复苏中具有强大的发展空间。

据市场调查，电风扇的不停复苏主要在以下原因：一是电风扇虽然没有空调机的强大的制冷功能，但电风扇是直接取风，风力更加温和，比较适合老年人、儿童以及体质虚弱的人使用。

二是电风扇经过多年的市场使用，较符合人们的使用习惯，而且结构简单、操作方便、安装简易。

三是电风扇比起空调产品而言，其价格低廉，相对省电，更易的进入老百姓的家庭。

在激烈的市场竞争下，虽然电风扇具有广阔的市场空间，但不断新生产品的出现，要使产品更具市场优势，仅仅是靠传统型的电风扇是远远不够的，因此要对传统的电风扇根据市场的需要进行不断的更新，不断的改进，以使自己的产品立于不败之地。

现在电风扇的现状：大部分只有手动调速，再加上一个定时器，功能单一。

存在的隐患或不足：比如说人们常常离开后忘记关闭电风扇，浪费电且不说还容易引发火灾，长时间工作还容易损坏电器。

再比如说前半夜温度高电风扇调的风速较高，但到了后半夜气温下降，风速不会随着气温变化，容易着凉。

之所以会产生这些隐患的根本原因是：缺乏对环境的检测。

如果能使电风扇具有对环境进行检测的功能，当房间里面没有人时能自动的关闭电风扇；当温度下降时能自动的减小风速甚至关闭风扇，这样一来就避免了上述的不足。

本次设计就是围绕这两点对现有电风扇进行改进。

1.1.2 智能照明控制系统的设计背景随着社会的发展人们对生活质量的要求越来越高，为方便生活人们越来越多的在各个场所引入照明设备，照明在能耗中所占的比例日益增加。

为了达到方便生活的目的，这些照明设备有时会彻夜开着，从而造成了大量电力能源的浪费。

据统计，在楼宇能量消耗中，仅照明就占33%，因此照明节能日显重要。

现在国内外普及使用的节能开关基本有声控型、触摸型、感光型等。

这几种开关各有自己的弊端，如声控型不适合环境嘈杂场所、触摸型虽然能自动关闭但不能自动打开、感光型开关在无人期间不能自动关闭。

目前，纵观国内外研究开发的智能照明控制系统，按其通信介质主要有总线型、电力线载波型、无线网络型等。

按照网络的拓扑结构可以分为集中式或分布式。

集中式智能照明控制系统主要为星形拓扑，即以中央控制节点为中心，把若干外围节点连接起来的辐射式互连结构。

各照明控制器、控制面板等设备均连接到中央控制器（CPU）上，由中央控制器向照明控制器等末端执行单元传送数据包；分布式智能照明控制系统以中央监控为中心，组建控制主干网和多个控制子网，各照明控制器，控制面板等设备均具有中央处理器CPU单元，每个控制器和面板都可以直接连接在子网上。

智能温控风扇及照明控制系统的研制意义近年来随着经济的发展和科技的进步，人们对用电设备的要求也越来越高，传统的手动风扇及照明控制系统技术受到了时代的强烈冲击，“智能温控风扇及照明”技术随之出现，并迅速地向前发展。

一般来说，手动控制系统指的是个人通过按钮的切换、旋转、揿动或遥控器和其他途径执行操作的单一开关或一组开关和调光装置构成的系统，小规模情况下，的确具有成本低廉的优点，但随着系统规模的扩大，手动控制将失去其成本上的效益。

此外，不需要照明时，是否关灯完全决定于人为因素，难免浪费电力增大能耗，照明范围越大，问题尤其严重。

相对智能照明控制系统而言，传统控制方式简单、有效、直观。

但它过多依赖控制者的个人能力，控制相对分散和无法有效管理，其实时性和自动化程度太低。

正因为如此，智能温控风扇及照明控制系统的研发有着极为重要的意义。

目前，绝大多数楼宇风扇和电灯在使用时都是由人员手动操作，当天气闷热时由楼宇内的人员手动开启风扇和选调风速，当灯光不足或在上楼梯时手动开启电灯，常常会由于人员的疏忽在人离开之后忘记关闭设备而导致用电的浪费。

在本系统设计中，考虑采用单片机为控制器，以热释人体红外和温度传感系统来检测室内有无人员以及室内温度，设计一个智能温控风扇及照明控制系统，可以实时调节和控制室内的风扇和灯光的照明，从而达到智能控制和节能的目的。

2 基于热释人体红外的智能温控风扇及照明控制系统的硬件设计总体设计图2-1所示是基于热释人体红外的智能温控风扇及照明控制系统的总体结构框图。

图2-1 系统总体结构框图由上图可以看出，该系统一共包括六个模块：人体感应模块、光度采集模块、温度传感及显示模块、照明控制模块、风扇控制模块、防盗报警模块。

系统上电便进入默认的正常工作模式，1602液晶显示器实时显示当前系统的工作模式以及室内的温度。

通过51单片机和热释人体红外来检测区域内是否有人，如果距离人体红外感应模块5-7米范围内有人出现，则其会输出高电平，然后可通过检测与感应模块相接的单片机I/O口的高低电平来进行相应的操作。

在正常模式下，若有人出现，系统则会一直检测室内的光线强度以及温度，并通过与设定值相比较来进行智能控制：如果光线较暗，则开启两盏LED 灯；如果光线一般，则开启一盏LED灯；若光线较强，则选择不开灯；而如果温度低于设定值，则不开风扇；若温度高于设定值则开启风扇；若温度过高（本系统设置为40度），则会发出报警的声音。

如果在正常模式下没有人出现，即人体感应模块输出低电平的时候，系统则关闭所有的用电设备（LED 灯、风扇）以节省电能。

此外可通过按键来切换当前的工作模式，如果启动了防盗报警模式，当检测到其区域内有人或者温度高于某一设定值时，就会发出连续的报警信号，直到按键按下才停止报警。

主控制器2.2.1 STC89C52单片机的性能特点STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。

在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位 /计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。

另外STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种可选择节电模式。

空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。

2.2.2 由STC89C52构成的单片机最小系统单片机最小系统是指单片机可以正常工作需要的部件（都是必须的），包括mcu（单片机），时钟（晶振），复位电路，电源。

在实际中可以使用几节的干电池供电。

由STC89C52构成的单片机最小系统图见图2-2。

复位电路的原理是单片机RST引脚接收到2us以上的电平信号，只要保证电容的充放电时间大于2us，即可实现复位，所以电路中的电容值是可以改变的。

按键按下系统复位，是电容处于一个短路电路中，释放了所有的电能，电阻两端的电压增加引起的。