摘要：根据传统风扇的转速单一无法自动调节转速，无法实现自动变速，以及自动开启以及关闭风扇的问题，设计了一款可以自动调节风扇挡位，可以做到在有人时自动开始工作以及无人时自动关机，也可以在黑夜中微光照明的一款智能风扇控制系统。控制系统依据热释红外传感器对周围环境温度进行收集，同时达到风扇开启的温度时，又在检测到红外信号的情况下会自动开启风扇使其转动，控制系统会根据收集到的实时变化的环境温度自动的改变风扇的转速，实现无需人工参与就可以自动换挡。该智能风扇因其具有价格低廉，携带方便，智能且节能等方面的影响，有较好的未来应用前景。
关键词：单片机；智能风扇；温度采集；控制系统
0引言
随着科学技术的快速发展，人们的创造力提高，许许多多的制冷设备被人们制造了出来，但似乎很多安全问题也不断出现。但当下人们大多是认可的便携式的制冷工具还是风扇，只是因为它的便携性，但是之前的传统便携式风扇在这科技快速发展的时代已经满足不了人们的生活需求。针对传统便携式风扇功能单一的情况，无法实现自动变速的问题，设计出了一套智能的系统来解决这个问题。此系统解决了日常生活中的安全隐患，又让风扇变得安全、智能化、环保、方便、和人性化【1】，而且该风扇将智能控制和环保联系起来，符合现代科技的进步方向【2】同时这种设计适合用于现代生活，具有高效率，低功耗，低成本的特点，适合当下市场经济，有一定的经济效益，而且有开发和研究的潜力及意义。
1 系统设计方案
本系统以STC89C52单片机为核心，外加其他模块构成所需要的电路。
智能风扇控制系统结构如图所示：
图1 控制系统结构图
Fig.1 structure diagram of control system
该便携式智能风扇具有的功能为：采用DS18B20芯片采集周围环境温度数据，在热释红外线感应模块检测到周围有人时，启动风扇，风扇可以根据环境温度的实时变化自动调整风扇的转速，然后液晶显示模块可以显示环境温度和风扇转速。
2 系统硬件设计
2.1温度检测
采用DS18B20为单线数字温度传感器，能进行双向通讯，且占用资源较少。该芯片的温度测量范围很广，温度范围为-55~+125℃，并且可以做到在-10~85℃的范围内精确值达到±0.5℃【3】。又因为其具有良好的抗干扰能力，可以抵抗恶劣环境与不利条件的影响，及使用方便又经济。该芯片的测量数据可通过程序直接读出9~12位数值。
2.2人体红外线感应模块
人体红外感应模块电路有很多部分构成，其主要部分为人体红外感应器、菲涅尔透镜和BISS0001专用芯片【4】。
BISS0001是传感信号处理集成电路，在其中的电流为静态流量极其微小的电流。该BISS0001芯片还具有其他优点，如内部具有阻抗运算放大器并且是独立的，还可以高频输入。
我们要用到的是人体红外线感应模块，也就是被动式的热释红外传感器。但是构成被动式的热释红外传感器只有BISS0001是不够的，需要在较为重要的外加热释电红外传感器外加一部分其他外围核心的元器件才可以。
但是红外传感器因其自身的特性，只能检测移动人体，静止的人体不易被测出。如图2所示人体红外辐射经过传感器头部的透镜进入器件内部，而后内部运作检测信号进行改变，最终将红外信号转换为电信号，并将其输入单片机【5】。
图2 红外传感器工作原理及结构示意图
Fig.2 working principle and structure diagram of infrared sensor
图3 软件系统程序设计流程图
Fig.3 flow chart of software system programming
2.3液晶显示模块
我们选用1602显示模块，一共可显示32个字符，分两行显示。该系统显示两行的数据显示方式已经满足我们的使用。同时因为液晶便携、环保、操作友好的情况，选取液晶作为我们的显示模块是合适的。虽然它的温度条件适用范围较小，但是通用性液晶正常工作时的温度范围满足我们对智能风扇设计过程的使用。
2.4电机控制与驱动模块
直流电机转速的控制采用了PWM驱动的办法，STC89C52单片机作为整个系统的控制核心，但C52单片机没有PWM输出的功能。所以本系统中我们采用定时器产生，定时器产生的方法进行延时更准确，利用了定时器T0，T1的溢出中断，在中断服务程序改变电平的高低。同时在程序较多执行过程较为复杂，有多个操作同时进行的时候仍能输出准确的PWM波形。
2.5驱动夜间微光照明
在晚间，当用户靠近风扇的时候，热释红外传感器检测到人体接近就会启动LED灯进行照明，有效的防止因周围环境黑暗而造成碰撞的情况，有效的保证用户生活安全。
3 系统软件设计
由C语言对软件部分进行编写，因为C语言编写的速度快，并且容易让人看懂指令代表的含义，有利于成员的共同开发，优势明显。
4结束语
智能风扇的控制系统以STC89C52单片机为核心，做好硬件设计后印制PCB板后进行实验，将编写好的程序加载到控制中心，然后进行实验。用可以变化温度的热源在温度采集模块附近进行变换温度的高低。观察显示器的风扇的转速还有环境温度，并且注意电扇的实际转速是否有变化。再将电扇移入黑暗的环境中，观察夜间微光系统在有人的情况下是否启动。若在温度较高，周围有人，光线不足的情况下，风扇正常转动且有亮光，则说明电扇转动正常；且其他条件不变，只是温度变化的情况下，风扇的转速有变化，则说明控制系统设计正确，实验成功。该电扇与传统风扇相比较，具有智能、环保等很多优点，该智能风扇具有一定的现实意义可以预测该成果拥有较好的应用前景。
参考文献：
[1]田红光，李让军.基于PIC单片机的智能风扇的设计与研究[J].世界电子元器件，2014（01）：56-58.
[2]陈富忠，翁桂琴.智能温控调速风扇的设计[J].上海电机学院学报，2009，12（04）：297-300.
[3]潘勇，孟庆斌.基于DS18B20的多点温度测量系统设计[J].电子测量技术，2008（09）：91-93+116.
[4]王洪有，邵明省.基于红外热释电处理芯片BISS0001的安全防范系统设计[J].山西电子技术，2008（4）：16-18.
[5]李晓赫，郭庆强.基于STC89C52单片机的智能风扇控制系统[J].自动化仪表，2018，39（06）：99-102.
论文作者:王浩1,石越猛2, 张怡3
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/26
标签：风扇论文; 智能论文; 温度论文; 转速论文; 单片机论文; 控制系统论文; 模块论文; 《基层建设》2019年第14期论文;