基于STM32的温控风扇-设计说明书
电子校园网 编号：
HJJ-32-2022-011-LW
设计摘要：
本论文设计了一种基于STM32的温控风扇系统，以STM32单片机为核心控制器，结合其他模块构建了完整的系统。该系统包括中控部分、输入部分和输出部分。中控部分利用STM32单片机实现数据获取和处理，并控制输出部分。输入部分包括DS18B20温度检测模块、人体红外模块、独立按键和供电电路，用于检测当前温度、人体存在与否以及用户交互。输出部分由OLED显示模块和MX1508直流电机驱动芯片及风扇组成，用于显示当前温度、风扇状态和速度，并通过驱动芯片控制风扇的转速。该系统能够实现温度监测和风扇自动调速，提供了便捷的温控解决方案。实验结果表明，该系统具有较高的稳定性和可靠性，能够满足实际应用需求。本设计为温控风扇系统的研究和应用提供了一种新的方案，具有一定的实用价值和推广前景。
关键词：单片机；温度检测模块；人体红外；直流电机
字数：9000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 温度检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.3 OLED显示模块
3.4 DS18B20传感器检测温度模块
3.3人体红外检测模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 设置温度阈值实物测试
5.3 当温度高于阈值实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
在生活中，温度的变化和人体的健康息息相关，空调调节温度很方便，电风扇在随时改变的温度下就显得功能单一。传统电风扇具有以下缺点:电风扇不能随着周围环境温度的改变而自动调节风速，这对于特殊的地区或者特殊的季节而言就是一个致命的缺点。尤其是在昼夜温差很大的时候，当人们在夜里熟睡时，原本因为白天炎热而开的大风档位，开始由于环境温度变低，逐渐出现弊端。不但会造成电力资源的浪费，同时在夜间容易引起生病。虽然传统的电风扇也有定时功能，但是几乎都是都是采用机械定时，因此会有一些机械运动的声音，晚上声音太大，会影响人们的休息，而且定时功能不够完善，无法满足用户的需要。
随着时代的发展，智能控制开始进入人们的眼帘，和温度相关的智能产品也在不断地发展，其中风扇作为最基础的一款快速调节温度的家用电器自然也需要与时俱进。但电风扇却无法像空调一样随着室温调节周身温度，随着空调的成本的价格不断下降，现在家家户户都开始使用空调，导致使用电风扇的用户越来越少但是空调的大量和使用带来的是全球气温上升，北极冰川融化等全球危机，并且空调的过度使用给人体也带来了很多疾病，越来越多的人都患上了空调病。相比之下，电风扇耗能低，污染小，相比于空调带给人体的冲击小是很大的一个优势，并且仍然在电器行业占据很大一部分位置，但是为了让电风扇能够长久存在，其技术方面需要新的改变，来满足不同的人群需求。为了提高电风扇的市场竞争力，成为更多人的首要选择，使之在技术含量上有所提高，且更加安全可靠，智能电风扇随之被提出。基于此，本设计是基于STM32的温控风扇，主要实现以下功能：通过三个按键，设置温度阈值，开关和温度调整；然后设定的起始温度，通过DS18B20检测温度，风扇超过起始温度转动，每增加1℃，风速加快一点；同时通过人体红外检测是否有人，没人自动关闭风扇；并通过oled显示风扇转动的温度起始值、当前温度值、风扇开关状态、风速值（不需要测，根据温度，写一个，范围0-100）。
1.2 国内外研究现状
电风扇在中国仍然具有很大的市场，所以我国对电风扇的优化研究是很积极的。智能电风扇已经开始投入市场，目前这方面的技术已经成熟。下一阶段的研究将是使其更加人性化，更好的满足不同群体的人的需求。美的等家电企业相继推出了大厦扇和学生扇，这是针对不同人群专门研制的，具有智能化控制系统的电风扇。
国外电风扇方面的研究相对我国不那么积极，但是在智能化电器方面的研究却比我国更加成功。“智能化电器”包含三个层次：智能化的电器元件，如智能化断路器、智能化接触器和智能化磁力启动器等，智能化开关柜智能化供配电系统。智能化开关柜和智能化供配电系统。智能化开关柜包含多台断路器，而且供电系统的控制与用电设备的控制关系很密切。这两个层次上的智能化工作重点使：加强网络功能，最大限度的提高配电系统和用电设备的自动化水平。
针对传统电风扇不智能,使用不够方便的问题,结合人们的实际需求,2020年刘淑影、晁妍、李佩君、刘天琪设计一款高度自动化的多功能智能风扇.该系统采用温控自动调速技术解决传统电风扇智能化程度差,手动控制风速麻烦等问题.主控系统通过DS18B20将检测到的温度值与用户设定的温度值进行比较分析,实现智能风扇的自动选档和控制电机转动速度的快慢.利用H型电机和PWM控制技术,自动调节风扇的不同风速.同时,该智能风扇还可以通过LCD显示温度,人体红外检测和蜂鸣器报警等功能[2] .通过实验表明,该系统具有很好的鲁棒性,稳定性,精确性以及方便实用等优点.
伴随着科学技术的进步与发展,人们对于生活质量的要求也在不断提高.制冷电器行业迅猛发展,但由于很难做到低噪声,低耗能,低污染,人们对于家用制冷电器的研究从未止步.2020年刘晶，郑红霞，郭文斌以AT89C51单片机为核心设计出了一款环保,安全,实用的温控风扇,其主要特色就是可以根据室温的变化来自动调节风速,并且用户可以根据自身需要来设置温度的上下限[3] ,从而更加满足了用户使用该产品的舒适感.经验证及调试,本设计的所有功能都可以正常运行,并具有较强的推广性和实用性。
基于51 MCU的智能风扇控制系统，针对传统风扇的大功耗和不便而设计。2018年Qiao-Mei M A , Computer S O 以51单片机为核心，采用人体感应模块监控风扇周围是否有人进场，采用温度传感器实时监控室内温度，显示在LCD1602屏幕上。根据实时温度和设定阈值，系统决定是否启动风扇[4] 。该系统使传统风机智能化，也改善了人们的智能生活，具有极大的实用价值。
2020年 Mowris R J , Walsh J 发明了高效风扇控制器包括一个微处理器，接收来自恒温器/设备控制终端的至少一个信号输入，以控制风扇继电器以操作系统风扇。微处理器监视恒温器呼叫的冷却/加热持续时间，并根据冷却/加热周期持续时间确定可变风扇关闭延迟，并在冷却/加热周期结束时为风扇继电器通电以在可变风扇关闭延迟下操作系统风扇。风扇控制器可避免错误的恒温器激活信号，并包括一个公共线适配器，为智能通信恒温器提供连续电源，并配置为评估浮动、零、整流、假阳性和有源输入信号。风扇控制器可以安装在强制空气单元控制板或恒温器上。风扇控制器的安装方法确保系统风扇/鼓风机高速运行以进行加热和冷却，以提高热舒适性，效率并满足恒温器更快地节省能源[5] 。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计是基于STM32的温控风扇系统，使用STM32单片机作为核心控制器，结合其他模块构建了完整的系统。系统包括中控部分、输入部分和输出部分。中控部分通过STM32单片机实现数据处理和控制，输入部分包括温度检测、人体检测和用户交互模块，输出部分包括显示模块和风扇驱动模块。该系统能够实现温度监测和风扇自动调速，具有稳定性和可靠性，为温控风扇系统提供了一种新的解决方案。
