基于单片机的智能风扇-设计说明书
电子校园网 编号：
HJJ-51-2022-005-LW
设计摘要：
本论文设计了一种基于STC89C52单片机的智能空调扇系统。该系统由中控部分、输入部分和输出部分组成。中控部分采用STC89C52单片机作为核心控制器，用于获取输入部分的数据并进行处理，控制输出部分的操作。输入部分包括DHT11温湿度检测模块、人体红外模块、SNR9816VR-M语音控制模块、独立按键和供电电路。输出部分包括LCD1602显示模块、MX1508直流电机驱动模块以及多个继电器模块，用于控制风扇的转动、加热、制冷、加湿和除湿等功能。通过该系统，用户可以实时监测室内温湿度，并根据需求进行风扇的控制。系统具有语音控制、界面切换和阈值调整等功能，提高了用户的使用便利性。实验结果表明，该系统能够稳定可靠地实现智能空调扇的控制，具有较高的实用性和可扩展性。
关键词：单片机；语音模块；直流电机；人体红外
字数：11000+
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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
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
3.2.1 STC89C52单片机
3.2.2 晶振电路和复位电路
3.3 液晶屏显示模块
3.4 DHT11温湿度传感器
3.5 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 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 设置阈值实物测试
5.3 继电器功能测试实物测试
5.4 语音控制风速实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
随着科技的高速发展，各种各样的科技产品、家用电器开始走进人们的生活，极大地提高了人们的工作效率改善了人们的生活。在炎热的季节，电风扇是一种重要的冷却工具，需要具有可调风速和多角度的功能。根据要求，在风机上增加温度传感器和红外光电开关，使风向随人的位置而改变风速，随实时室温改变风速。总之，智能风扇随着功耗的下降，尽可能地给人们带来舒适感[1] 。
风扇已是日常生活中常用到的电器，电风扇是通过通风换气来趋热的。通过换气是电风扇的主要功能，也是消费者看中他的本质原因。和空调相比，电风扇具有价格低和耗电量小，不受空间限制，吹出的风贴近于自然等优势，暂时不可能被空调取代，拥有庞大的目标消费群。现市面上的风扇大多都是手工操作，模拟空调为主的控制手段，价格低廉，功能简单，其智能化及自动化程度远远跟不上现代人的生活需求和应用要求：而且在功耗方面，一般的风扇的电机是采用电机抽头的小型电机来实现调速，这种调速方式单一，消费者选择的空间不大，而且在效率方面，节能方面的表现的的确令人不满意。
智能电风扇具有节能、智能的优点。传统的风扇功能单一，存在一定的健康风险和能源浪费。传统电风扇当室内无人时，风扇仍在旋转，造成资源浪费。为了解决这些问题，智能电风扇横空出世，智能电风扇控制系统具有以下特点：当无人时，智能电风扇可以自动关闭，当有人时，智能电风扇的齿轮数量（速度）可以根据环境温度和用户设定的温度关系自动调整，实现远程遥控功能，智能电风扇可以给使用者带来极大的便利。系统的效率高、成本低，而且其使用寿命长，能够带来可观的经济效益，因而具有广阔的发展前景和市场潜力。为了增强风扇智能化,设计了集多种功能于一体基于单片机的智能风扇.该自控系统核心是单片机,联结温湿度检测模块、人体红外和继电器控制电路等等共同实现环境参数检测以及智能风扇控制.该系统可实现的功能包括温湿度检测与控制、语音控制和人体红外检测等.该智能风扇优点是可稳定运行,耗能较低,而且成本低廉,方便大规模生产,设计灵活,且在众多场所都便于安装运行。
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
本设计是一种基于STC89C52单片机的智能空调扇系统，旨在提供舒适的室内环境。系统通过温湿度检测、风扇控制、加热、制冷、加湿和除湿等功能，实现了智能化的空调扇操作。中控部分采用STC89C52单片机进行数据处理和控制，输入部分包括温湿度检测模块、人体红外模块、语音控制模块、独立按键和供电电路，输出部分包括显示模块、电机驱动模块和继电器模块。用户可以通过界面切换、语音控制和阈值调整等功能，实时监测和调节室内温湿度，提高室内舒适度。该设计具有可靠性、实用性和可扩展性，适用于各种室内场所。
