人体感应智能风扇结题报告文档格式.doc

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人体感应智能电风扇

一：

引言：

在激烈的市场竞争下，虽然电风扇具有广阔的市场空间，但不断新生产品的出现，要使产品更具市场优势，仅仅是靠传统型的电风扇是远远不够的，因此要对传统的电风扇根据市场的需要进行不断的更新，不断的改进，以使自己的产品立于不败之地。

传统的电风扇较为突出的缺点是：

①风扇的风力大小不能根据温度的变化自动的调节风速，对于那些昼夜温差比较大的地区，这个自动调节风速就显得优其的重要了，特别是人们在熟睡时常常没有觉察到夜间是温度变化，那样既浪费电资源又容易引起感冒。

②传统的风扇是用机械式的定时方式，机械式的定时方式常常会伴随着很大的机械运动的声音，特别是在夜间影响人们的睡眠质量，另个机械式的定时有一定的局限性，定时范围有限，而且机械式的容易坏。

③传统的电风扇没有单片机控制电风扇的功能，对平时调节风扇风速或其它对风扇的调节，而又不想走近风扇带来很多的不便。

鉴于以上方面的考虑，我们需要设计一种智能电风扇控制系统来解决这些问题

本设计为一种人体感应温控风扇系统，具有灵敏的温度感测和人体感应功能，系统stc89C52单片机作为控制平台对风扇转速进行控制。

人体红外感应可感知人的存在，自动开关风扇。

可由用户设置高、低档位，测得温度值在高低温度之间时打开风扇强弱风档，当温度升高超过所设定的温度时自动切换到大风档，当温度小于所设定的温度时自动降低风扇档位，控制状态随外界温度而定。

同时，能够由人工设定风扇档位不受温度控制，灵活性强。

所设高低温值保存在温度传感器DS18B20内部E2ROM中，掉电后仍然能保存上次设定值，性能稳定,控制准确。

关键词：

自动控制人体感应单片机温控手控风扇

二：

实验过程

本设计是以51单片机为主要控制核心，用51单片机系统对用户设定信号数据的采集以及分析，能过各种可控型电子元器件对电风扇各种工作状态的控制，以达到用户需求。

设计的功能要求

①风速从高到低设置4个档位，并且每个档位都可以由用户设置或者根据温度自动调节。

②风扇可以自动的根据环境的温度调节风扇风速的档位，温度上升2℃自动上升一个档位，温度每降低2℃自动下降一个档位。

③设置数码管显示当前的工作状态以及温度，使其更具人性化。

④自动模式时，感应人的存在而自动控制风扇的开关。

方案论证

1传感器部分

方案一：

采用热敏电阻

采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是不适用的。

而且在温度测量系统中,采用单片温度传感器,比如AD590,LM35等.但这些芯片输出的都是模拟信号,必须经过A/D转换后才能送给计算机,这样就使得测温装置的结构较复杂.另外,这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器,不能进行多点测量.即使能实现，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。

方案二：

采用DS18B20

温度传感器采用DS18B20数字温度传感器。

DS18B20数字温度传感器芯片是以9位数字量的形式反映器件的温度值。

DS18B20数字温度传感器通过一个单线接口发送或接受信息，因此在中央微处理器和DS18B20之间仅需一条连接线（加上地线）。

用语读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得，无需外部电源。

它可以直接将模拟温度信号转化为数字信号，降低了电路的复杂程度，提高了电路的运行质量。

综合考虑，选择方案DS18B20进行温度测量。

2调速方式的选择

采用PWM控制

PWM是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术，尤其是在对电机的转速控制方面，可大大节省能量。

PWM具有很强的抗噪性，且有节约空间、比较经济等特点。

采用可控硅控制

实际中通过控制双向可控硅的导通角，使输出端电压发生改变，从而使施加在电风扇的输入电压发生改变，以调节风扇的转速，实现各档位风速的无级调速。

从本设计要求综合考虑实际中选择方案一。

3温度控制模块设计

采用红外遥控器+红外遥控解码：

红外遥控器的使用大大方便了用户，使他们可以在一定范围内实现对本系统的远程控制，符合当代人的生活习惯，而且红外遥控器的技术已经相当成熟，使用也比较方便。

选用键盘：

假如使用键盘，用户就只能走进本控制系统去控制该系统已完成自己想要的操作。

此方案设计与制作比较简单，且能完全完成既定功能。

综合各方面因素，采用方案二。

4显示电路的设计

LCD1602液晶屏：

LCD1602液晶屏是16*2的字符型液晶，可以显示英文26个字母的大小写，阿拉伯数字0—9，及一些简单的符号。

该液晶屏操作简单，显示功能强大。

数码管：

虽然数码管的显示位数有限，且只能显示一些简单的字符。

但是在本课程设计中，所需要的数码管不多，少量数码管即可符合设计要求，估可采用。

综上所述，我们选择了数码管作为显示模块。

系统简述

本系统由人体红外感应、集成温度传感器、单片机、LED数码管、发光二极管、驱动芯片、直流电机及一些其他外围器件组成。

辅助元件包括发光二极管、电阻、晶振、电源、按键等。

使用具有价廉易购的stc89S52单片机编程控制，通过修改程序可方便实现系统升级。

主程序流程图

进入手动模式

根据温度驱动电机

开关

初始化

检测DS18B20

温度转换命令

读温度

温度BCD码处理

显示温度

等待模式转换键

进入温控模式

Y

K2

温度处理函数

检测加减档位键

根据档位调整电机风速

人体感应红外

系统各器件简介

１、DS18B20单线数字温度传感器简介

有3引脚TO－92小体积封装形式。

温度测量范围为-55℃——+125℃，可编程为9位——12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃。

被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。

工作电压支持3V——5.5V的电压范围，既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生。

DS18B20还支持“一线总线”接口，多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信。

DS18B20内部结构及管脚

DS18B20内部结构如图３所示，主要由4部分组成：

64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。

其管脚排列如图４所示，DQ为数字信号端，GND为电源地，VDD为电源输入端。

2stc89C52单片机简介

stc89C52是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM）256B片内RAM的低电压，高性能CMOS8位微处理器。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，stc89C52是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

引脚接法：

P0口作为数码管段选，

P1.1到P1.3作为数码管位选，

P2.0到P2.3作为led显示，

P3.0到P3.3作为动合触点开关，

P3.4作为直流电机PWM驱动，

P3.5接DS18B20温度感应，

P3.6接红外人体感应。

3人体红外感应HC-SR501

1.感应模块通电后有一分钟左右的初始化时间，在此期间模块会间隔地输出

0-3次，一分钟后进入待机状态。

2.应尽量避免灯光等干扰源近距离直射模块表面的透镜，以免引进干扰信号产生误动作；

使用环境尽量避免流动的风，风也会对感应器造成干扰。

3调节距离电位器顺时针转，感应距离增大（约7米），反之感应距离减小（约3米）。

调节延时电位器顺时针转，感应延时加长（约300S），反之，感应延时减短（约5S）

产品型号

HC--SR501人体感应

工作电压范围

直流电压4.5-20V

静态电流

<

50uA

电平输出

高3.3V/低0V

触发方式

L不可重复触发/H重复触发（默认重复触发）

延时时间

0.5-200S（可调）可制作范围零点几秒-几十分钟

封锁时间

2.5S（默认）可制作范围零点几秒-几十秒

电路板外形尺寸

32mm*24mm

感应角度

100度锥角

工作温度

-15-+70度

感应透镜尺寸

直径:

23mm（默认）

4八段LED数码管

本系统使用四个八段LED数码管作为温度和风扇档位显示,前三位显示温度，最后一位显示档位。

公共阳极。

5驱动芯片ULN2803

ULN2803，8个NPN达林顿晶体管，连接在阵列非常适合逻辑接口电平数字电路（例如TTL，CMOS或PMOS上/NMOS）和较高的电流/电压，如电灯，电磁阀，继电器，打印锤或其他类似的负载，广泛的使用范围：

计算机，工业和消费应用。

所有设备功能由集电极输出和钳位二极管瞬态抑制。

该ULN2803是专为符合标准TTL，而制造ULN2804适合6至15V的高级别CMOS或PMOS上。

该电路为反向输出型，即输入低电平电压，输出端才能导通工作。

各部分电路设计

1电源电路

电源电路采用LM7805集成稳压器作为稳压器件，用典型接法，220V电源整流滤波后送入LM7805稳压，在输出端接一个470U和0.1U电容进一步滤除纹波，得到5V稳压电源。

电路如图4所示。

2数码管显示电路

数码管显示电路采用共阳极四位数码管以及9012三极管作为驱动数码管发亮。

其连接方式如下：

应用单片机P0口连接八段数码管，用P1口的P1.0—P1.3四个端口作为数码管的片选信号输出端口，其中要用9012（PNP型）三极管做驱动。

为了防止烧坏数码管，所以给数码管各段各加一个50k的限流电阻。

要显示的数据通过P0口送给数码管显示，通过P1口的P1.0—P1.3四个端口分别对数码管进行位选，事实上数码管是间断被点亮的，只是其间断时间十分短，扫描周期在20ms以下，利用人眼视觉暂留，我们基本看不出它们的闪烁。

3温度采集、控制模式设定以及复位电路

这一部分主要是由DS18B20，四个按键。

开关设定主要是通过按键K1来设定的。

模式转换键由K2来完成，可以实现温度控制风速和手动设定风速的功能。

手动设定风扇档位由K3、K4来完成，按一下K3键可以实现档位增一，而按下K4键可以实现档位减一。

4电机驱动电路

驱动模块主要采用驱动芯片ULN2803，PWM脉冲信息通过I\O口P3^4输出，然后经过ULN2803时由1B—7B输入至7C输出以驱动电机转动。

5开关、模式指示灯