基于单片机的多功能节能电风扇的设计

邹心遥 黄俊辉 陈敬伟

摘 要：目前，电风扇大多是靠手动调节风速，为了解决在晚上睡觉时因风速过大或时间过长而着凉的问题，设计了一款以AT89S52单片机为控制核心的多功能节能电风扇。该风扇可通过DS18B20检测环境温度来调节PWM改变电机的转速从而自动调节风扇的风速，通过人体红外热释电传感器实现风扇自动开关以及实现闹钟叫醒的功能，还可通过LCD显示时间、温度。在实际应用中，该风扇取得较好的效果。

关键词：节能风扇；AT89S52单片机；人体红外热释电传感器；闹钟

引言

电风扇在学校的应用非常广泛，对于学生而言，常常会因为匆忙离开而忘记关风扇造成能源浪费，或者在晚上睡觉时因长时间开风扇而着凉。为此设计了一款具有自动开关、自动调节风速以及兼具闹钟功能的多功能节能电风扇。当风扇检测到在五分钟之内没有人便会自动关闭风扇，时间可由软件修改。该风扇具有四个档位：当环境温度为30度以上时，风速为最高档；当环境温度为25-30度时，风速为第二档；当环境温度为20-25度时，风速为第三档；当环境温度低于20度时，风扇关闭，温度区域值可以通过软件修改。另外，设计了闹钟的功能，同时LCD面板会显示日期、星期、温度等信息。

1 系统硬件设计

该系统由控制模块、人体检测模块、温度检测模块、电机驱动模块、按键模块、闹钟模块及LCD显示模块组成。其中，控制模块以AT89S52单片机为控制核心，人体检测模块由人体红外热释电传感器组成，温度检测模块由DS18B20温度传感器组成，电机模块采用L298N电机驱动芯片，闹钟模块由DS1302和蜂鸣器组成，LCD显示模块由1602液晶显示屏组成，按键模块由5个独立按键组成。系统的结构框图如图1所示。

1.1 控制模块

该模块采用AT89S52单片机为控制核心芯片，AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器，性价比较高。

1.2 人体红外检测模块

该模块的电路如图2所示。HC-SR501人体感应的工作原理是：人进入它的感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平，将数据传输给单片机从而实现对风扇开关的自动控制。

1.3 温度检测模块

温度检测模块电路如图3所示。DS18B20的第二个引脚与单片机相连，通过该接口将检测到的温度值传输给单片机处理。

1.4 电机驱动模块

该模块的硬件电路如图4所示，其核心是L298N驱动芯片，该芯片的第5脚、第6脚及第7脚分别与单片机的P1.0、P1.2和P1.1引脚连接。

1.5 按键模块

按键模块的电路图如图5所示。该模块由5个独立按键组成，在按键一端加上拉电阻，使输入状态下保护电平的稳定，接通过上拉电阻到VCC，提高单片机端口驱动能力，电阻限流保护，这样可以提高系统的稳定性。

1.6 闹钟模块

闹钟模块的电路如图6所示，由时钟芯片DS1302和蜂鸣器组成。DS1302芯片提供记时和闹钟的功能，在系统掉电的时候不丢失时间和信息。蜂鸣器采用有源蜂鸣器，用一个PNP三极管（8550）驱动，在蜂鸣器的基极接一个限流电阻、防止电流过大烧坏蜂鸣器。

2 系统软件设计

系统的编程语言采用C语言，编译及调试软件采用Keil软件。系统的主程序流程图如图7所示。

3 结束语

本设计主要面向学生群体，为广大学生提供功能更齐全更智能化的床头式风扇。经过实践检验，该风扇具有价格低、性能可靠、功能多样的特点，具有较强的实际应用价值。

参考文献

[1]郭天祥.新概念51单片机C语言教程：入门、提高、开发、拓展全攻略[M].北京：电子工业出版社，2009.

[2]康华光.电子技术基础（模拟部分）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3]谭浩强.C程序设计[M].北京：清华大学出版社，2005.

作者简介：邹心遥（1978，12-），女，汉族，湖南衡阳人，广东农工商职业技术学院副教授、博士，从事新型光电器件、物联网技术、高職教育等研究。

黄俊辉（1993，9-），男，汉族，广东佛山人，广东农工商职业技术学院学生，从事物联网技术应用、新型电子器件研究。

陈敬伟（1994，1-），男，汉族，广东揭阳人，广东农工商职业技术学院学生，从事新型电子器件、数据挖掘技术研究。