齊晶薇 李宛娜 李磊 楊勇 孫桐 曲藝凡 程斯禹

摘? 要：智能風(fēng)扇調(diào)控系統(tǒng)是通過溫度的變化來對風(fēng)扇進(jìn)行啟停的智能化控制，同時還可以對風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進(jìn)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(dāng)中都能夠看到智能風(fēng)扇調(diào)控系統(tǒng)的身影，它擺脫了傳統(tǒng)電風(fēng)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(jìn)行檢測，然后根據(jù)環(huán)境的溫度來對風(fēng)速進(jìn)行自動化調(diào)節(jié)?；诖?，本文從軟件及硬件這兩個角度對智能風(fēng)扇調(diào)控系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行了研究，希望能夠為相關(guān)人員提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：智能化;風(fēng)扇調(diào)控系統(tǒng);單片機(jī);自動控制;系統(tǒng)設(shè)計

1.智能風(fēng)扇調(diào)控系統(tǒng)的總體設(shè)計

智能風(fēng)扇調(diào)控系統(tǒng)是以微控制器為核心的，包括電源電路、復(fù)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(jī)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(jìn)行檢測，如果發(fā)現(xiàn)房間有人、需要主動開啟風(fēng)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(jìn)行檢測，然后將檢測的結(jié)果傳給微控制器。這時候，微控制器會對這些數(shù)據(jù)進(jìn)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(jī)旋轉(zhuǎn)速度的依據(jù)。顯示模塊的功能是將當(dāng)前環(huán)境溫度以及風(fēng)扇的風(fēng)速顯示出來。

2. 智能風(fēng)扇調(diào)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計

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

2.1微控制器模塊

在智能風(fēng)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(jī)，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(shè)備，這些設(shè)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(gòu)成一個簡單的小系統(tǒng)。該系統(tǒng)雖然構(gòu)成簡單，但是各個部分的結(jié)構(gòu)比較緊湊，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可以滿足風(fēng)扇調(diào)控的實際要求。

2.2穩(wěn)壓模塊

對于單片機(jī)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(dāng)中所使用的單片機(jī)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(jī)能夠穩(wěn)定運行，穩(wěn)壓模塊可以實現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)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(shè)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(shè)置了電源指示燈。

2.3熱釋電紅外傳感器模塊

該模塊設(shè)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(jìn)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?jǐn)?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(jìn)行連接的時候只需要一條口線就可以達(dá)到雙向通訊的目標(biāo)，這可以為溫度提取工作的進(jìn)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(jī)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(jī)控制模塊

直流電機(jī)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(zhuǎn)控制。只需要將其中的一個管腳與單片機(jī)相連接，就可以接收到來自單片機(jī)的PWM波形。而這一波形受到外界溫度的控制，單片機(jī)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(jìn)行調(diào)節(jié)。與此同時，在該模塊當(dāng)中還可以使用定時器來進(jìn)行計時，通過高電平出現(xiàn)的時間來得到線性關(guān)系，以此來實現(xiàn)電機(jī)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(gòu)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(fēng)扇調(diào)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計

智能風(fēng)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(guān)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(jìn)行讀取，由單片機(jī)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(jìn)入到感應(yīng)范圍的話，就會向單片機(jī)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(fēng)扇的速度模式進(jìn)行控制，如果設(shè)置了上下限的話，還可以對風(fēng)扇的PWM進(jìn)行調(diào)速。

3.2跟蹤系統(tǒng)

跟蹤系統(tǒng)的功能是決定舵機(jī)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(yīng)的信號，從而對風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)當(dāng)中共設(shè)置了3個不同的紅外熱釋傳感器。當(dāng)有人進(jìn)入到感應(yīng)范圍的時候，單片機(jī)就會輸入高電平。而每個傳感器與舵機(jī)的角度不同，只要在任一個角度檢測到有人的話，舵機(jī)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(jī)則會在不同的角度之間來回轉(zhuǎn)動。

結(jié)語

綜上所述，智能風(fēng)扇調(diào)控系統(tǒng)在傳統(tǒng)電風(fēng)扇系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改造，它使傳統(tǒng)電風(fēng)扇的問題得到了改善。該系統(tǒng)可以對周邊環(huán)境進(jìn)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(fēng)速，同時還可以根據(jù)人的位置來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動角度，如果房間沒有人的話會自動關(guān)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(dāng)中將會有更為廣闊的應(yīng)用前景。

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