论文总字数：16090字

摘 要

随着单片机和温控技术的发展，使得温控风扇在我们的生活中运用广泛，带来很大的便利。

本文首先对温控风扇的技术和发展现状做了概述，随后对方案设计做出了讨论。本文的设计中系统采用STC89C51 单片机作为控制平台对风扇转速进行控制。采用HC-SR501红外线技术的自动控制模块实现监测人体的存在来总控制风扇的转动。利用DS18B20数字温度传感器采集实时温度，经单片机处理后通过三极管驱动直流风扇的电机并显示在数码管上。本文所设计的风扇提供了温控、人体感应、模拟自然风和工作状态选择等功能。本文详细论述了各模块的工作原理和软件设计，最后讲述了调试中遇到的问题和调试的方法。

关键词：温控风扇，单片机，自动控制，DS18B20

Design of intelligent temperature control fan based on single chip microcomputer

Abstract

With the development of single chip microcomputer and temperature control technology, the temperature control fan is widely used in our life, which brings great convenience.

In this paper, the technology and development of temperature control fan is summarized, and then the scheme design is discussed. In this paper, the design of the system using STC89C51 microcontroller as the control platform to control the speed of the fan. Automatic control module using HC-SR501 infrared technology to monitor the presence of the human body to control the rotation of the fan. The DS18B20 digital temperature sensor is used to collect the real-time temperature, and the motor of the DC fan is driven by the single chip microcomputer and is displayed on the digital tube. The fan designed in this paper provides the functions of temperature control, human body induction, simulation of natural wind and working condition selection. This paper discusses the working principle and software design of each module in detail, and finally describes the problems encountered in the debugging and the method of debugging.

Keywords: temperature control fan, single chip microcomputer, automatic control, DS18B20

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 课题背景 1

1.2 发展现状 1

1.3 论文结构 3

第二章 系统总体设计 4

2.1 系统架构 4

2.2 温度传感器的选用 5

2.3 控制核心的选择 5

2.4 温度显示的选择 6

2.5 调速方式的选择 7

第三章 硬件设计 9

3.1 系统原理框图设计 9

3.2系统模块电路设计 9

3.2.1 时钟与复位电路 9

3.2.2 温度收集电路 11

3.2.3 风扇驱动电路 12

3.2.4 数码管显示电路 13

3.2.5 红外遥控电路 14

3.2.6 人体感应模块 14

3.2.7 按键电路 15

第四章 软件设计 17

4.1 主程序算法流程分析 17

4.2 子程序算法流程分析 18

4.2.1 DS18b20测温子程序 18

4.2.2 风扇工作控制子程序 19

4.2.3 按键模块子程序 22

4.2.4 人体红外子程序 23

第五章 系统调试 25

5.1 硬件调试 25

5.2 软件调试 25

第六章 总结 26

参考文献 27

致谢 29

附录一 电路原理图 30

附录二 电路仿真图 31

附录三 实物图 32

第一章 绪 论

1.1 课题背景

人的一生中离不开温度这个词，生活因为温度也生产出了很多相关产品。例如，现在很多地方还是使用的传统电风扇，它只能手动调节，而且定时时长局限，转速的也局限在档位上。在炎热的夏天，在使用电风扇的时候，比如正在做事，想去调节风扇转速，不得不停下工作。在晚上睡觉的时候，定时时间最多也就一两个小时，往往在电风扇停了之后被热醒了，而且晚上的温度逐渐降低，风扇转速不会自动降低，往往会使人生病等。所以传统风扇的单一功能不能满足气温变化对风扇转速的要求。为解决这些在生活中难以解决的事情，本文设计了温控风扇系统。本系统温度传感器来检测温度，通过单片机的控制，显示在显示器上，并且用户可以根据自己的需求来改变和调节风扇，使风扇可以根据温度自我调节转速，并且添加了些额外的人体感应和遥控功能，使电风扇的功能更加完善。

1.2 发展现状

温控风扇所需技术的发展主要向以下几个趋势发展：

1.温控技术

（1）DS18B20温度采集芯片，根据室温与芯片内的温度值进行对比，输出数值给单片机处理，是一个非常便捷的温度检测装置^[1][9]。

(2)断电复位温控技术：当温度升高后，触点电路断开，使电路一直保持断开状态：当关闭总电源，温度下降。双金片恢复，使触点闭合。重新开始工作^[2]。

1. 遥控技术现状
2. 红外遥控技术：红外遥控技术是红外技术、红外通讯技术和遥控技术的结合。红外线在可见光之外，作为一个很好的信息传输媒体，它稳定性很好，基本不受外界干扰，互相之间的也不干扰。红外遥控在众多家用电器中和车载影音导航系统被广泛应用^[3]。
3. 蓝牙技术：蓝牙技术，是一种短距离无线电技术，利用此技术，能在手机等智能掌上终端之间通信，也能在电脑端和手机之间通信，使得我们可以方便的传输数据，进行数据交流。由于它的无线性、开放性、低功耗，使得它在智能家居的遥控领域中应用广泛^[4]。例如手机app上发送蓝牙指令，发送给芯片处理器，实现远程控制小车的设计^[5]。
4. 手势遥控技术：通过摄像头对人的手势图像捕捉，传给处理器分析，叠加到终端显示上，手势遥控技术使得人们可以脱离机器使用，避免辐射，人机交互的便利性得到很大提高，自身体验更加生动^[6]。
5. 无线电遥控技术：基于编码器，由按键电路和发射器等组成的无线发射器。在按下无线发射器的按键，无线发射器发出高频调制信号，接收器收到信号解调放大输出编码信号，编码信号通过单片机的软件处理后输出控制信号，此时驱动器会控制继电器来驱动绞机从而带动终端工作，实现无线遥控^[7]。
6. 人体感应技术现状

在热释电传感器中有一个特殊的热电陶瓷敏感元，它能快速准确的测出五到十五米之间由人体运动产生的红外线引起温度敏感元件的变化，经过热电转换后，输出信号，从而触发控制器，以此来达到人体红外检测^[8][9]。HC一SR501模块^[10]，集成度高，能够很快的检测到人体，并可调节反应速度等，在监测控制系统中运用广泛。此模块在使用前会有启动时间，在这之后，当有人进入它的检测范围内，它会输出高电平直到没有人的时候，它会输出低电平，主控制芯片根据高低电平来控制电路。

1. 显示技术

（1）数码管显示技术：通过传感器采集的数据交给单片机处理后，输出给数码管显示，

数码管动态显示的连接方式即每个数码管的段选线均并联在一起，用一个8位的I/0口控制，当使用的数码管为多位数码管时，由于各位数码管连接的是同一个8位的I/ 0口，所以在同一时段所显示的字符是相同的。为解决这一问题，我们采用片选信号选择所要显示的位，用到那个太扫描来依次点亮每一位，来实现了数码管的分时选通^[12]。

1. 液晶显示技术：LCD液晶模块是可以显示汉字和简单图形，传输速率快且显示数据时无需等待，并且液晶显示器模块体积小、使用便捷的优点^[13]，而且LCD液晶显示技术随时代的发展慢慢会被有机电激光显示、有机发光半导体技术（OLED）所代替。

1.3 论文结构

第一章，介绍本设计的研究背景，阐述智能温控风扇的发展历程，并详细罗列在当前技术下，针对智能温控风扇设计的几种拓展功能。

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