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摘 要：智能风扇调控系统是通过温度的变化来对风扇进行启停的智能化控制，同时还可以对风扇的转速进行具体化管理。在现代社会生产以及人们的日常生活当中都能够看到智能风扇调控系统的身影，它摆脱了传统电风扇性能低、灵活性差以及功能单一等问题，为我们提供了高度的便利。该系统的特点是可以对周边的环境进行检测，然后根据环境的温度来对风速进行自动化调节。基于此，本文从软件及硬件这两个角度对智能风扇调控系统的设计进行了研究，希望能够为相关人员提供参考和借鉴。
关键词：智能化;风扇调控系统;单片机;自动控制;系统设计
1.智能风扇调控系统的总体设计
智能风扇调控系统是以微控制器为核心的，包括电源电路、复位电路、热释电红外电路、时钟电路这几个电路系统，同时包括显示模块、电机模块以及温度检测模块这几个硬件模块。在运行的过程中，热释电红外电路可以利用红外线原理对周边环境进行检测，如果发现房间有人、需要主动开启风扇的时候，温度检测模块就会将自动对外界环境的问题进行检测，然后将检测的结果传给微控制器。这时候，微控制器会对这些数据进行系统能够被识别的信号。在这个过程中，温度的数据变化可以作为PWM波改变的依据，同时也可以作为电机旋转速度的依据。显示模块的功能是将当前环境温度以及风扇的风速显示出来。
2. 智能风扇调控系统的硬件设计
智能风扇调控系统的最小系统是由AT89C51、电源以及电路构成的。
2.1微控制器模块
在智能风扇调控系统的微控制器采用的是具有4KB片内单片机，它是整个系统的核心部分，内部包括了定时器、存储器等硬件设备，这些设备可以通过相互协作的方式实现对整个系统的控制。在不需要与其他存储器芯片和定时器件相接触的情况下，就可以构成一个简单的小系统。该系统虽然构成简单，但是各个部分的结构比较紧凑，具有较强的抗干扰能力，可以满足风扇调控的实际要求。
2.2稳压模块
对于单片机来说，要维持稳定的工作就需要施加一定的电压。在本系统当中所使用的单片机为AT89C51型，它所需要的电压量为5V。而系统电源的电压为7.2V，为了使单片机能够稳定运行，稳压模块可以实现电压的转换。在这其中所使用的是三端稳压器，它通过与电解电容设备一同使用就可以得到一个简单、实用的稳压电路。为了使该模块更好地满足实用需求，还在其中添加了一个支持手动操作的按键，同时还设置了电源指示灯。
2.3热释电红外传感器模块
该模块设置了三个不同的端口，它们分别与电源、地面以及信号端口相连接。如果有人进入到该模块的检测区域，信号端口就可以产生电平跳变，可以维持数秒，以此来成为是否有人的判断依据。
2.4温度检测模块
本系统所使用的温度传感器型号为DS18B20，它的特点是使用单线接口的方式，在与微处理器进行连接的时候只需要一条口线就可以达到双向通讯的目标，这可以为温度提取工作的进行创造良好的条件。与此同时，温度检测模块的工作电源为3-5V的直流电源，它可以直接与电源地相连接。只需要将信号脚介入到单片机的接口上，就可以通过该接口输入温度传感器的信息来完成指令和数据的读取和填写。
2.5直流电机控制模块
直流电机通常有两个不同的引脚，它们的電平是不同的，该模块可以以此来实现正反转控制。只需要将其中的一个管脚与单片机相连接，就可以接收到来自单片机的PWM波形。而这一波形受到外界温度的控制，单片机可以以此获取温度数据，并在其中划分出不同的单位，对PWM高低电平的不同时间进行调节。与此同时，在该模块当中还可以使用定时器来进行计时，通过高电平出现的时间来得到线性关系，以此来实现电机对速度的智能化调速。
2.6显示模块
本系统的显示模块选择的是1602液晶，它是一种用来显示字母、数字以及符号的点阵型模块。通常来说，该模块由多个点阵字符位所构成，每个字符位之间都有一个点距的间隔，每行之间也有一定的间隔。
3.智能风扇调控系统的软件设计
智能风扇调控系统的软件功能主要包括温度检测、红外线检测、模式选择、PWM调速等功能。
3.1调速系统
在按下开关之后，调速系统就开始工作。在完成程序的初始化之后，温度传感器开始对环境的温度进行读取，由单片机调用温度读取函数，同时将周边环境的温度实时显示在数码管上。与此同时，热释电红外传感器会开启，如果有人进入到感应范围的话，就会向单片机输入高电平。人们可以通过直接按键或者使用红外遥控器的方式对风扇的速度模式进行控制，如果设置了上下限的话，还可以对风扇的PWM进行调速。
3.2跟踪系统
跟踪系统的功能是决定舵机是否工作，而决定的依据就是是否有人，如果有人的话系统就会接收相应的信号，从而对风扇的转动角度进行调节。本系统当中共设置了3个不同的红外热释传感器。当有人进入到感应范围的时候，单片机就会输入高电平。而每个传感器与舵机的角度不同，只要在任一个角度检测到有人的话，舵机就会自动调整角度。如果两个或者两个以上的传感器都检测到有人，舵机则会在不同的角度之间来回转动。
结语
综上所述，智能风扇调控系统在传统电风扇系统的基础上进行了改造，它使传统电风扇的问题得到了改善。该系统可以对周边环境进行自动化的检测，从而根据温度的变化情况来调节风速，同时还可以根据人的位置来调节转动角度，如果房间没有人的话会自动关闭。具有节能、灵活等特点，功能也比较多样，在未来的市场当中将会有更为广阔的应用前景。
参考文献
[1] 尹良震，李奇，洪志湖，韩莹，陈维荣.PEMFC发电系统FFRLS在线辨识和实时最优温度广义预测控制方法[J].中国电机工程学报，2017，37（11）：3223-3235+3378.
[2] 程刚，焦尚彬，李生民，孙旭霞，刘涵，郑朝阳.基于S7-200 smartPLC的调速系统实验平台设计与调试[J].实验技术与管理，2019，36（03）：116-120.2019年省级大创项目，项目名称：智能风扇调速系统，编号：201913301028
关键词：智能化;风扇调控系统;单片机;自动控制;系统设计
1.智能风扇调控系统的总体设计
智能风扇调控系统是以微控制器为核心的，包括电源电路、复位电路、热释电红外电路、时钟电路这几个电路系统，同时包括显示模块、电机模块以及温度检测模块这几个硬件模块。在运行的过程中，热释电红外电路可以利用红外线原理对周边环境进行检测，如果发现房间有人、需要主动开启风扇的时候，温度检测模块就会将自动对外界环境的问题进行检测，然后将检测的结果传给微控制器。这时候，微控制器会对这些数据进行系统能够被识别的信号。在这个过程中，温度的数据变化可以作为PWM波改变的依据，同时也可以作为电机旋转速度的依据。显示模块的功能是将当前环境温度以及风扇的风速显示出来。
2. 智能风扇调控系统的硬件设计
智能风扇调控系统的最小系统是由AT89C51、电源以及电路构成的。
2.1微控制器模块
在智能风扇调控系统的微控制器采用的是具有4KB片内单片机，它是整个系统的核心部分，内部包括了定时器、存储器等硬件设备，这些设备可以通过相互协作的方式实现对整个系统的控制。在不需要与其他存储器芯片和定时器件相接触的情况下，就可以构成一个简单的小系统。该系统虽然构成简单，但是各个部分的结构比较紧凑，具有较强的抗干扰能力，可以满足风扇调控的实际要求。
2.2稳压模块
对于单片机来说，要维持稳定的工作就需要施加一定的电压。在本系统当中所使用的单片机为AT89C51型，它所需要的电压量为5V。而系统电源的电压为7.2V，为了使单片机能够稳定运行，稳压模块可以实现电压的转换。在这其中所使用的是三端稳压器，它通过与电解电容设备一同使用就可以得到一个简单、实用的稳压电路。为了使该模块更好地满足实用需求，还在其中添加了一个支持手动操作的按键，同时还设置了电源指示灯。
2.3热释电红外传感器模块
该模块设置了三个不同的端口，它们分别与电源、地面以及信号端口相连接。如果有人进入到该模块的检测区域，信号端口就可以产生电平跳变，可以维持数秒，以此来成为是否有人的判断依据。
2.4温度检测模块
本系统所使用的温度传感器型号为DS18B20，它的特点是使用单线接口的方式，在与微处理器进行连接的时候只需要一条口线就可以达到双向通讯的目标，这可以为温度提取工作的进行创造良好的条件。与此同时，温度检测模块的工作电源为3-5V的直流电源，它可以直接与电源地相连接。只需要将信号脚介入到单片机的接口上，就可以通过该接口输入温度传感器的信息来完成指令和数据的读取和填写。
2.5直流电机控制模块
直流电机通常有两个不同的引脚，它们的電平是不同的，该模块可以以此来实现正反转控制。只需要将其中的一个管脚与单片机相连接，就可以接收到来自单片机的PWM波形。而这一波形受到外界温度的控制，单片机可以以此获取温度数据，并在其中划分出不同的单位，对PWM高低电平的不同时间进行调节。与此同时，在该模块当中还可以使用定时器来进行计时，通过高电平出现的时间来得到线性关系，以此来实现电机对速度的智能化调速。
2.6显示模块
本系统的显示模块选择的是1602液晶，它是一种用来显示字母、数字以及符号的点阵型模块。通常来说，该模块由多个点阵字符位所构成，每个字符位之间都有一个点距的间隔，每行之间也有一定的间隔。
3.智能风扇调控系统的软件设计
智能风扇调控系统的软件功能主要包括温度检测、红外线检测、模式选择、PWM调速等功能。
3.1调速系统
在按下开关之后，调速系统就开始工作。在完成程序的初始化之后，温度传感器开始对环境的温度进行读取，由单片机调用温度读取函数，同时将周边环境的温度实时显示在数码管上。与此同时，热释电红外传感器会开启，如果有人进入到感应范围的话，就会向单片机输入高电平。人们可以通过直接按键或者使用红外遥控器的方式对风扇的速度模式进行控制，如果设置了上下限的话，还可以对风扇的PWM进行调速。
3.2跟踪系统
跟踪系统的功能是决定舵机是否工作，而决定的依据就是是否有人，如果有人的话系统就会接收相应的信号，从而对风扇的转动角度进行调节。本系统当中共设置了3个不同的红外热释传感器。当有人进入到感应范围的时候，单片机就会输入高电平。而每个传感器与舵机的角度不同，只要在任一个角度检测到有人的话，舵机就会自动调整角度。如果两个或者两个以上的传感器都检测到有人，舵机则会在不同的角度之间来回转动。
结语
综上所述，智能风扇调控系统在传统电风扇系统的基础上进行了改造，它使传统电风扇的问题得到了改善。该系统可以对周边环境进行自动化的检测，从而根据温度的变化情况来调节风速，同时还可以根据人的位置来调节转动角度，如果房间没有人的话会自动关闭。具有节能、灵活等特点，功能也比较多样，在未来的市场当中将会有更为广阔的应用前景。
参考文献
[1] 尹良震，李奇，洪志湖，韩莹，陈维荣.PEMFC发电系统FFRLS在线辨识和实时最优温度广义预测控制方法[J].中国电机工程学报，2017，37（11）：3223-3235+3378.
[2] 程刚，焦尚彬，李生民，孙旭霞，刘涵，郑朝阳.基于S7-200 smartPLC的调速系统实验平台设计与调试[J].实验技术与管理，2019，36（03）：116-120.2019年省级大创项目，项目名称：智能风扇调速系统，编号：201913301028