摘 要

在炎热的夏季，为了不被炎热所困扰，人们通常采用电风扇来进行降温，但传统的电风扇大多只采用机械方式来进行控制，需要用户手动操控，系统功能比较单一，满足不了当前的市场需求。随着智能科技的发展，智能家居也越来越大众化，家电产品也越来越趋于智能化，人性化和自动化。为了适应目前的市场需求，电风扇也需要适应市场和用户需求，越来越智能化。

本次设计主要设计了一款智能温控风扇系统，采用智能温度控制，系统通过温度传感器感知周围温度，在用户没有手动调节风扇时，能够随周围温度的变化自动输出相应的PWM电压来调整风扇的转速，当系统周围环境温度降低到系统设定最低运行温度时，系统会自动关闭风扇电机，并处于待机模式。同时，本设计还采用智能语音控制，可以语音完成开关机，语音调节风速等功能。系统前置红外人体传感器，能够感知人体红外线，当用户离开时间过长时，系统会自动关闭风扇。LCD1602显示屏能够显示系统当前的工作环境等功能。

关键词：FPGA；智能温控电风扇；智能语音控制；自动调档

Abstract

In the hot summer, in order not to be bothered by the heat, people usually use electric fans to cool down, but most of the traditional electric fans are only controlled by mechanical methods, which require manual control by the user. The system functions are relatively single and cannot meet the current market. demand. With the development of smart technology, smart homes are becoming more and more popular, and home appliances are becoming more and more intelligent, humanized and automated. In order to adapt to the current market demand, electric fans also need to adapt to market and user needs and become more and more intelligent.

This design mainly designed an intelligent temperature control fan system, this design uses intelligent temperature control. The system senses the surrounding temperature through a temperature sensor. When the user does not manually adjust the fan, it can automatically output the corresponding PWM voltage to adjust the fan speed as the surrounding temperature changes. When the system's ambient temperature drops to the minimum operating temperature set by the system, the system will automatically turn off the fan motor and stay in standby mode. At the same time, the design also adopts intelligent voice control, which can complete functions such as power on and off and voice speed adjustment. The system's front infrared human body sensor can sense human body infrared light. When the user leaves for too long, the system will automatically turn off the fan. The LCD1602 can show the current working environment of the system and other functions.

Key Words：FPGA；Intelligent temperature control electric fan；Intelligent voice control；Automatic gear shift.

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2目的及意义 1

1.3国内外研究现状 1

1.4设计内容与预期目标 2

第二章 设计元件简介 4

2.1中央处理器FPGA 4

2.1.1FPGA简介 4

2.1.2 FPGA结构 5

2.2 DS18B20温度传感器 7

2.3 LD3320语音识别模块 9

2.3.1 LD3320模块简介 9

2.3.2识别原理 11

2.4蓝牙传输模块 11

2.4.1 ATK-HC05模块简介 12

2.4.2 ATK-HC05模块引脚说明 12

2.5风扇电机 13

2.5.1电机参数 14

2.52升压模块 14

2.5.3电机驱动模块 15

2.6人体红外传感器 16

2.6.1 HC-SR501人体模块简介 16

2.6.2功能特点 17

第三章 目标功能的实现与软件设计 19

3.1温度感应 19

3.2语音控制 20

3.3蓝牙遥控 22

3.4电机转速调节 23

3.4.1采用方式 23

3.4.2手动操作 24

3.4.3软件功能实现 25

3.5红外感应 26

3.6数据显示 26

第四章 程序仿真 28

第五章 小结 29

参考文献 30

致谢 32

第1章 绪论

1.1智能风扇的研究背景

炎炎夏日，空调的使用已经进入了广大群众家庭，尽管在餐馆，商场等大型场合空调的使用带来了极大的舒适，但在一些家庭和小型场合内使用空调会因使用空间的封闭不通风为人带来干燥感，也就是俗称的“空调病”，而且相比较于电风扇，空调的制冷范围虽广，但所消耗的功率却极大的增加了，在单人或少数人使用时明显不符合当前节能减排的思想。此时，使用功耗低且通风的电风扇是最好的选择。然而传统的电风扇只采用了简单的机械方式进行控制，只有手动调速，操作频繁。而且在晚间使用电风扇时，如果一直常开，当晚间降温时，易导致感冒还浪费电；若是不使用电风扇又会因炎热而睡不着；还有若是采用定时系统，定时长了易导致感冒还耗电，定时短了半夜就会热醒，不好调控。为了解决以上问题，同时扩大电风扇的市场空间，人们设计出了智能温控风扇，以满足广大群众的需要。

1.2目的及意义

智能温控风扇系统能够自动的控制风扇的开关机以及风速的调节，避免了操控人员的来回走动和多余的动作，极大的节省了人力和时间的浪费，还能很好的节约电能。相比于传统电风扇，智能温控风扇更能够满足了广大的群众利益要求和需要，使用也更加人性化，方便了人们的日常生活。同时，随着一系列家电的智能化，目前，智能温控风扇拥有着更好的发展前景和销售市场，具有极大的经济效益。近些年来，智能风扇产品产值一直在持续增加，增长率却在下降，同时智能风扇产品价格虽然在2015年前一直在增长，但在2015年之后却没有增长多少，甚至还有所下降^[1]。这说明智能风扇已经越来越普遍，同时，随着投入的资金越来越多，目前市场要求更高端，更便利，更智能的电风扇，而我所设计的智能温控风扇正好顺应了市场时代的发展需求，具有一定的参考与实用价值。

1.3国内外研究现状

目前国外已经设计出了以微控制器为核心，将传感器，蓝牙模块和安德鲁斯系统应用于智能遥控风扇，实现了蓝牙系统与手机安德鲁斯系统的有效结合，并通过软件程序完成了风机的远程操作和风速控制。在这其中，日本对于智能风扇系统的研究最为先进，其设计的智能风扇能够极大程度的节省电力，采用51单片机或STM32单片机来收集并处理数据，智能控制电机完成风速调节等动作。

在国内，对智能风扇的研究一直在持续，与外国所设计的相同，其中大部分的设计都是基于51单片机，一部分是基于STM32单片机，少部分使用其他系统如FPGA等芯片来控制。在智能化运用方面，国内已经实现了智能风速调控，智能人体识别，智能语音控制等方面的需求。相对于其他国家，我国对于智能温控风扇的研究已经处于世界前列，然而对于日本等国家，我们任有部分不足。