無葉風(fēng)扇的自動感應(yīng)控制設(shè)計

1、    無葉風(fēng)扇的自動感應(yīng)控制設(shè)計    袁觀娜+白宇+張紅軍+張曉江+蘇錚+強(qiáng)高強(qiáng)摘 要：無葉風(fēng)扇在人們的日常生活中普遍起來，因為它沒有扇葉，不會對人們造成危險，安全系數(shù)高，吹得風(fēng)無沖擊性，更平穩(wěn)，更舒適，清潔方便，價格合理等優(yōu)點，慢慢地進(jìn)入人們的視線，并且在國外已流行開來。該文設(shè)計了無葉風(fēng)扇的自動感應(yīng)控制，采用at89c52單片機(jī)作為控制器，利用熱釋電人體感應(yīng)模塊以及ds18b20作為溫度采集元件，通過感應(yīng)模塊和溫度采集的設(shè)定溫度來共同控制風(fēng)扇的啟動和停止，并能根據(jù)溫度的變化改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時用led八段數(shù)碼管顯示當(dāng)前的溫度、模式、轉(zhuǎn)速。關(guān)鍵詞：單

2、片機(jī) 熱釋電人體感應(yīng)模塊 ds18b20 無葉風(fēng)扇：tp273+.5 ：a ：1672-3791（2017）07（c）-0042-03在夏天，人們被酷熱所折磨，為了避暑，人們會用空調(diào)、風(fēng)扇等，空調(diào)雖然涼爽但是電能消耗太大還會向大氣釋放氟利昂等有害氣體，人們大多采用風(fēng)扇來避暑，但傳統(tǒng)風(fēng)扇比無葉風(fēng)扇又欠缺很多，不僅在風(fēng)量上，還有能源上1。為了降低風(fēng)扇運轉(zhuǎn)時的噪音和節(jié)省能源等，無葉風(fēng)扇越來越受人們的歡迎2。隨著單片機(jī)在各個領(lǐng)域的發(fā)展，許多電器都以它為主控制器3-4，如無葉風(fēng)扇的自動控制。它基于單片機(jī)的熱釋電人體感應(yīng)模塊和溫控風(fēng)扇系統(tǒng)，根據(jù)溫度和人體感應(yīng)模塊共同作用控制風(fēng)扇啟動和停止，它還能根據(jù)溫度來

3、使風(fēng)扇無級調(diào)速，實現(xiàn)智能控制。該次設(shè)計采用了由atmel公司的8052系列單片機(jī)at89c52作為主控制器，采用熱釋電人體感應(yīng)模塊作為感應(yīng)開關(guān)，采用dallas公司的溫度傳感器ds18b20作為溫度采集元件，根據(jù)熱釋電人體感應(yīng)人體并根據(jù)預(yù)設(shè)溫度來控制電機(jī)的啟動和停止，還可以根據(jù)溫度大小進(jìn)行無級變速，實現(xiàn)無葉風(fēng)扇的自動感應(yīng)控制。1 無葉風(fēng)扇的自動感應(yīng)控制的結(jié)構(gòu)和工作原理該設(shè)計中系統(tǒng)由6個部分組成，分別是熱釋電人體感應(yīng)電路、溫度檢測電路、按鍵與復(fù)位電路、數(shù)碼管顯示電路和電機(jī)驅(qū)動電路。該系統(tǒng)熱釋電人體感應(yīng)電路為核心部分，首先根據(jù)人體感應(yīng)模塊檢測人體從而使整個電路工作，接著溫度檢測電路會檢測環(huán)境溫度，

4、并根據(jù)溫度改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，然后是電機(jī)驅(qū)動電路，該部分需協(xié)同外圍電路將單片機(jī)輸出的pwm信號轉(zhuǎn)化為平均電壓輸出，根據(jù)不同的pwm波得到不同的平均電壓，改變占空比，進(jìn)而控電機(jī)轉(zhuǎn)速。數(shù)碼管顯示電路會顯示出環(huán)境溫度和當(dāng)前轉(zhuǎn)速。2 硬件設(shè)計該次設(shè)計中的關(guān)鍵在于熱釋電人體感應(yīng)模塊對人體紅外信號的采集情況。它是一種能檢測人體發(fā)射紅外線的新型高靈敏度紅外探測元件，可以將紅外信號轉(zhuǎn)化為電信號輸出，將輸出信號放大，便可驅(qū)動各種電路。需要注意的是檢測范圍應(yīng)遠(yuǎn)離冰箱、火爐等空氣，溫度變化敏感的地方，還有不要在感應(yīng)器前放遮擋物等。at89c52是51系列單片機(jī)的一個型號，由atmel公司生產(chǎn)的，它是一個低電壓、高性能的c

5、mos8位單片機(jī)，片內(nèi)器件采用atmel公司的非易失性、高密度存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和flash存儲單元等，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。熱釋電紅外開關(guān)是biss0001配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成的被動式紅外開關(guān)。它能自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動洗衣機(jī)等裝置，是一種高技術(shù)產(chǎn)品。特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。ds18b20數(shù)字溫度傳感器，是采用美國dallas半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的ds18b20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，它具

6、有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號供處理器處理，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。該系統(tǒng)要用單片機(jī)控制風(fēng)扇直流電機(jī)，需要加驅(qū)動電路，為直流電機(jī)提供足夠大的驅(qū)動電流。達(dá)林頓三極管又稱復(fù)合三極管，將兩只三極管組合在一起，組成一支新的三極管，其放大倍數(shù)是兩只三極管放大倍數(shù)之積，達(dá)林頓三極管可以看作是一種直接耦合的放大器，三極管間直接串接，不添加任何耦合元件，這樣最大的作用是提供高電流放大增益。顯示模塊顯示當(dāng)前的環(huán)境溫度、轉(zhuǎn)速以及調(diào)節(jié)時的模式和預(yù)設(shè)溫度。該次設(shè)計采用的led數(shù)碼管，它能在低電壓，小電流條件下驅(qū)動發(fā)光，能與cmos，itl電

7、路兼容；發(fā)光響應(yīng)時間極短，高頻特性好，單色性好，亮度高；體積小，重量輕，抗沖擊性能好；壽命長，成本低，被廣泛用于數(shù)字儀器儀表，數(shù)控裝置，計算機(jī)的數(shù)顯中。3 軟件設(shè)計系統(tǒng)主要包括熱釋電人體感應(yīng)模塊、ds18b20溫度傳感器、at89c52單片機(jī)、五位led共陰數(shù)碼管、風(fēng)扇直流電機(jī)、達(dá)林頓管。輔助元件包括電阻電容、晶振、電源、按鍵、撥碼開關(guān)等。該次設(shè)計的系統(tǒng)以熱釋電人體感應(yīng)模塊感應(yīng)人體，以單片機(jī)為控制核心控制整個設(shè)計，以溫度傳感器ds18b20來檢測環(huán)境溫度，以數(shù)碼管來顯示，從而實現(xiàn)了根據(jù)人體和環(huán)境溫度進(jìn)行無葉風(fēng)扇的自動開合和風(fēng)扇電機(jī)的調(diào)速。由人體熱感應(yīng)來給單片機(jī)at89c52紅外信號，進(jìn)而使整個

8、系統(tǒng)打開，自動打開風(fēng)扇開關(guān)，并在led數(shù)碼管顯示當(dāng)前環(huán)境溫度及預(yù)設(shè)溫度值，同時采用的pwm脈寬調(diào)制器根據(jù)不同的環(huán)境溫度和設(shè)置溫度的差值，進(jìn)而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。軟件部分要完成的功能為：（1）鍵盤掃描；（2）紅外檢測；（3）環(huán)境溫度檢測；（4）led管顯示。程序設(shè)計包括：系統(tǒng)初始化、熱釋電人體感應(yīng)控制函數(shù)、ds18b20初始化及溫度轉(zhuǎn)化函數(shù)、溫度讀取函數(shù)、按鈕掃描函數(shù)、數(shù)碼管顯示函數(shù)、溫度處理及電機(jī)控制函數(shù)。其程序圖3所示，熱釋電人體感應(yīng)模塊是否感應(yīng)到人，是，則響應(yīng)對應(yīng)動作；反之，不響應(yīng)。溫度傳感器模塊，當(dāng)環(huán)境溫度大于預(yù)設(shè)值時響應(yīng)動作，反之不響應(yīng)。4 系統(tǒng)調(diào)試實驗對系統(tǒng)主要進(jìn)行熱釋電人體感應(yīng)模塊、d

9、s18b20溫度傳感器、顯示和按鍵等功能調(diào)試。熱釋電人體感應(yīng)模塊調(diào)試中，能夠采集人體紅外信號，并輸出。ds18b20溫度傳感器調(diào)試，能采集環(huán)境溫度。顯示和按鍵調(diào)試，led顯示器能顯示當(dāng)前環(huán)境溫度、轉(zhuǎn)速、模式以及與預(yù)設(shè)溫度；按鍵可以手動控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，模式切換。經(jīng)過多次試驗，能夠?qū)崿F(xiàn)對風(fēng)扇的自動感應(yīng)控制。5 結(jié)語（1）設(shè)計了傳感器檢測電路、信號處理電路、輸出驅(qū)動電路等模塊，可以實現(xiàn)對風(fēng)扇的監(jiān)測和控制。（2）開發(fā)了按鍵和顯示模塊，實現(xiàn)對風(fēng)扇的控制以及數(shù)據(jù)的顯示。（3）具有手動控制和自動感應(yīng)控制的結(jié)合。采用了at89c52單片機(jī)設(shè)計開發(fā)無葉風(fēng)扇的自動感應(yīng)控制，實現(xiàn)了對風(fēng)扇的自動控制和手動控制的功能。該系統(tǒng)具有操作靈活、可靠性高等優(yōu)點，可以有效節(jié)約風(fēng)扇能源問題，對實現(xiàn)自動化控制電器有著重要意義。參考文獻(xiàn)1 趙家敏.基于紅外感應(yīng)開關(guān)控制的建筑照明節(jié)能改造j.自動化應(yīng)用，2014（6）：71-72.2 溫武，古鵬.紅