基于单片机的智能风扇

基于单片机的智能风扇

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、热釋电红外传感器、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。

标签：单片机；温控；温度传感器

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

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。

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TH和最低温度TL。当温度传感器检测到的温度T≤TL时，电机不转；当TL

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TH 和TL，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TH和TL。

显示模块为数码管显示，正常运转状态下显示由温度传感器检测温度。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TH时显示格式为Hxxx，设置TL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TL时的仿真，图3为设置TH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.

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[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.