基于单片机的智能风扇

徐志刚，黄涛（四川信息职业技术学院 四川 广元　628040）

基于单片机的智能风扇

徐志刚，黄涛
（四川信息职业技术学院 四川 广元628040）

基于全球气温的急剧升高，风扇在人们生活中的利用将飞速提升。在炎热的夏天人们用电风扇来降温；一般的风扇只有几档人为的调速，夏夜温度下降后人们会因为熟睡后忘记关闭风扇而感冒，当温度升高后他又不能根据温度的提升而改变转速。我们通过采用STC12C5A60S2单片机作为控制平台对风扇转速进行控制。利用DS18B20数字温度传感器采集实时温度，经单片机的PWM控制光耦，光耦将单片机的信号和风扇的控制隔离，这样实现了风扇高电压的控制，光耦控制三极管的放大倍数，实现了风扇的智能控制。从而使智能温控风扇能自动根据室内环境温度来改变风扇的转速，解决了熟睡后忘记关闭风扇而感冒的问题。

单片机；温控风扇；智能模式；自动控制

在现在这个电子信息化时代，温度控制器在各行各业都在广泛的利用具有对温度进行实时监控的功能，以保证工业仪器，测量工具，农业种植的正常运作，它的最大特点是能实时监控周围温度的高低，并能同时控制电机运作来改变温度。它的广泛应用和普及给人们的日常生活带来了方便。

智能温控风扇是用单片机系统来完成的一个小型的控制系统。现阶段运用与国内大部分家庭，系统效率越来越高，成本也越来越低。其发展趋势可以根据其性质进行相应的改进可以运用与不同场合的温度监测控制，并带来大量的经济效益。

1　系统结构组成

1）系统总体结构

本系统由温度采集电路、单片机、液晶显示电路、DS1302时钟电路、EEPROM电路、风扇驱动电路、人体感应电路、红外接收电路、稳压电路及一些其他外围器件组成［1］。系统的框图结构如下：2）STC12C5A60S2单片机

图1　系统的框图结构

STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟g、机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼传统8051，但是速度要快 8-12倍。内部集成 MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250k/s），针对电机控制，强干扰场合。

3）最小系统

单片机最小系统包括单片机、晶振电路和复位电路［2］。

复位电路：

1）复位电路的工作原理介绍：51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2US就可以实现，那这个过程是如何实现的呢？单片机在通电时复位一次，按下复位按钮复位一次就相当于你在电脑上按数字一样，按下一次“1”，显示“1”数字，松开后再按下再显示一次“0”。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。

2）晶振电路：晶振作用是提供时钟信号，一般一个系统只有一个晶振有利于保持各部分运行同步。最小系统中的晶振主要也是保持单片机各部分运行同步［3］。最小系统电路图如下：

图2　为单片机最小系统电路图

4）液晶显示电路

LCD1602A是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。（16列2行）。

原理是以电压来控制显示的区域只要有点它就能显示，再通过单片机给定的素质来进行显示图片、数字等。因为液晶显示的物理特性现在普遍应用在PDA移动通信工具等众多领域［4］。液晶显示电路如图3。

图3　为液晶显示电路

5）5DS1302时钟电路：主要由移位寄存器、控制逻辑电路、振荡器等组成［5］。它的的引脚排列及内部结构图如下：

图4　DS1302与MUC接口电路

DS1302引脚说明：

X1，X2 32.768kHz晶振引脚

GND地线

RST复位端

I/O数据输入/输出端口

SCLK串行时钟端口

VCC1慢速充电引脚

VCC2电源引脚

6）人体感应电路

热释电的主控芯片是BISS0001，是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路［6］。

BISS001的主要功能如下：

为CMOS数模混合专用集成电路；

①具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配进行信号处理；

②带有双向鉴幅器，可有效抑制干扰；

③内设延迟时间定时器和封锁时间定时器；

④结构新颖，稳定可靠，调解范围宽；

⑤内置参考电压，工作电压范围为2～6 V。

7）风扇驱动电路

风扇的驱动采用的是TIP122达林顿三极管，三极管的放大倍数采用的是光耦，这样就可以通过单片机的pwm间接的控制风扇，而风扇的电压也不会局限于5 V，此设计选用的风扇是5～12 V。8风扇驱动电路图如下：

8）EEPROM存储电路

图中AT24C02的1、2、3脚是三条地址线，用于确定芯片的硬件地址。第8脚和第4脚分别为正、负电源。第5脚SDA为串行数据输入/输出，第6脚为时钟信号输入线，SDA和SCL都需要和正电源间各接一个10 K的电阻上拉。第7脚需要接地。

图5　人体感应模块接线图

图6　为风扇驱动电路

图7　AT24C02的电路接线图

2　系统调试

1）液晶显示屏调试

通电后观察液晶显示屏是否发光，如果没有发过就检查液晶电路的vcc和接地或看液晶是否插反等。如果接通电源后发光，观察显示屏有没有年月显示，有没有温度显示。如果都有液晶显示正常。

2）人体感应模块调试

在其他部位度正常的情况下通电后用遥控器调到智能模式，使环境温度达到风扇启动需求的30度后看风扇是否转动，如果没有转动就去检查下人体感应模块有没有插反或者看下电源和接地有没有接反。因为人体感应模块检测到有人的时候是输出一个高电平给单片机。如果插反或接错将不会实现。如果通电后在智能模式下温度打到30度后风扇转动，那么就用黑色的罩罩盖住人体感应模块，过一会后风扇停止转动说明人体感应模块正常。

3）红外接收调试

红外接收主要就是接收来自遥控器的命令。通电后你用遥控器下达命令，比如调节风扇档位。如果你开始是1档当你按下2档是风扇转动说明红外接收正常。

4）温度采集模块调试

通电后用高温烙铁放在温度采集模块旁边，不能是烙铁黏住稳住感应模块。如果液晶显示屏上看到温度在不断的上升说明温度采集模块正常。

5）DS18B20调试

将手心靠拢或者捏住芯片，即可发现温度显示的前两位温度也迅速升高，验证了DS18B20能在系统板上工作。由于DS18B20为3个引脚，因此在调试过程中因注意其各个引脚的对应位置，以免将其接反而是芯片不能工作甚至烧毁芯片。

6）风扇调速电路部分调试

在本设计中，采用了三极管驱动风扇，软件设置了P1.3口输出不同的PWM波形，通过光耦控制三极管的放大作用驱动直流电机转动，通过软件中程序设定，当有人体信号时根据不同温度输出不同的PWM波，从而得到不同的占空比控制风扇

7）系统功能

本系统能够实现单片机系统检测环境温度的变化，然后根据环境温度和是否有人来控制风扇直流电机输入占空比的变化，从而产生不同的转动速度，红外遥控器操作整个系统。可以定时开关机，也可以手动控制风扇的转速。

3　结　论

本次设计的系统以单片机为控制核心，以温度传感器DS18B20检测环境温度，实现了根据环境温度变化调节不同的风扇电机转速，液晶显示时间及温度信息，能准确的显示环境温度和档位，并能通过红外遥控器设置不同的时间以及设置定时开关机，实现了基于单片机的温控风扇的设计。

风扇根据环境温度的变化来改变转速，可以有效的解决夏天人们在熟睡时周围温度下降后忘记关闭风扇所带来的不必要的感冒、发烧等疾病。并且本系统还加入了人体感应模块，可以根据周围是否有人来控制风扇的启动和停止。可以有效的解决人们应出门而忘记关闭风扇而带来的不必要的电力资源浪费。同时也加入了原始的按钮控制风扇转动，但是按钮加在遥控器上可以通过红外线来进行远距离的控制。本系统可用于人们日常的降热工具，也可以用于工业生产中。

［1］刘进山.基于MCS-51电风扇智能调速器的设计［J］.电子质量，2004（10）:24-31.

［2］陈志彬，王仲初，崔文华.SPI接口芯片在单片机小系统中的应用［J］.自动化与仪表，2002（1）:44-49.

［3］胡汉才.单片机原理与接口技术［M］.北京清华大学出版社，2004，27（10）:39-41.

［4］盛蒙蒙，葛亦斌.基于单片机实现多功能数字钟的系统设计［J］.硅谷，2009，27（3）:23-34.

［5］黄明强.DS1302在单片机系统中的应用［J］.保定师范专科学校学报，2014，17（3）:56-69.

［6］王华彬，任玲，翟旭军.基于 51单片机的智能摇头风扇设计［J］.崔勇宁波职业技术学院学报，2014（6）:53-62.

［7］田红光，李让军.基于PIC单片机的智能风扇的设计与研究［J］.世界电子元件，2014（1）:12-31.

［8］谢志平.基于单片机控制的智能温控风扇［J］.中国新技术产品，2011（2）:31-35.

Based on single chip microcomputer intelligent fan

XU Zhi-gang，HUANG Tao
（Sichuan iformation professional technology institute，Guangyuan 628000，China）

Based on the global temperature rise sharply，the fan will rapid increase in the use in people’s lives.On a hot summer day people use electric fans to cool；General fan a few file artificially speed，summer temperature drop because people forget to turn off the fan after sleeping after a cold，after the temperature rise and he does not change the speed according to the ascension of temperature.We through the adoption of STC12C5A60S2 microcontroller as the control platform to control the fan speed.Using DS18B20 digital temperature sensor to collect real-time temperature，the microcontroller PWM control light coupling，decoupling control of the MCU signal and fan light isolation，it realized the high voltage of the fan control，decoupling control of light triode magnification，realize the intelligent control of the fan.So that the intelligent temperature control fan can automatically according to the indoor environment temperature to change the speed of the fan，forget to turn off the fan after solved the sleeping problem of cold.

single chip microcomputer；temperature control fan；intelligent model；automatic control

TP297

A

1674－6236（2016）11-0154-03

2015-06-03稿件编号：201506044

徐志刚（1962—），男，福建浦城人，副教授。研究方向：电子信息。