基于STC89C52的智能跟踪调速风扇系统

李献宇 钱田义

摘要：市场上大多数风扇只能手动设置是否转动且转动只能机械式的转动一定的扇形区域，不能对人进行跟随转动。传统风扇只能手动调节档位来设置转速，而不能根据温度的变化实现自动启动和停止，也不能随着周围温度的改变而随之改变。本设计由单片机STC89C52为主控制芯片，由温度传感器采集环境温度并实时显示在数码管上，根据温度高低对风扇进行PWM调速，由HC_SR501红外热释传感器进行人体感知来控制风扇启停及舵机转动跟踪。通过按键模块或红外遥控模块切换风扇转动模式。

关键词：温度传感器；智能跟踪；调速；人体感知

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）24-0185-02

Abstract：Most commercially fan can be set manually is rotating and the rotation only in certain rotational mechanical sector region can not follow the rotation of the person. Traditional fans can only manually adjust the gear to set the speed， but can't automatically start and stop according to the temperature change， and they can't change with the change of the ambient temperature. This design is controlled by the microcontroller STC89C52 as the main control chip. The temperature sensor collects the ambient temperature and displays it on the digital tube in real time. According to the temperature， the fan is controlled by the PWM speed， and the HC_SR501 infrared pyroelectric sensor is used to sense the human body to control the start and stop of the fan and the rudder. Machine rotation tracking. The fan rotation mode is switched by the button module or infrared remote control module.

Key words： temperature sensor； intelligent tracking； speed regulation； human perception

随着科技的发展和人们生活水平的提高，智能产品的普及化，使得一些功能简单的微智能电风扇得以逐渐走进了人们的生活中。智能追踪调速风扇可以根据环境温度及人群自动跟踪调节风扇的启停与转速，在实际生活的使用中，智能追踪调速风扇不仅可以节省宝贵的电资源，也大大方便了人们的生活。它的设计为当今仍需风扇的人们提高了生活质量，为仍需风扇的生产提高了生产效率，同时根据红外热释传感器可分辨出是否有人在风扇周围，在提倡节能减排的时代极大地节约了能量。

1 总体方案设计

为保证系统独立性和软件稳定性，本设计总体方案中含有两大系统结构，分别是智能调速系统和跟踪系统。

智能调速系统中有七大模块，包括电源模块、温度采集模块、人体检测模块、按键模块、红外遥控模块、显示模块、PWM驱动电路及风扇模块。智能调速系统如图1所示。

智能调速系统采用单片机STC89C52作为整个系统的控制芯片；温度采集模块使用DS18B20采集温度；人体检测模块使用HC-SR501型热释红外传感器进行人体感知；红外遥控模块使用HS0038红外一体化接收头来接收遥控器信号；按键模块可按键切换模式；温度显示模块使用4位8段数码管显示温度；PWM驱动电路及风扇模块控制风扇转动。

跟踪系统中包含两个模块，包括三个红外热释传感器为一体的人体检测模块和舵机模块。跟踪系统如图2所示。

人体检测模块有三个红外热释传感器，可检测范围较广，舵机模块通过接收红外热释传感器的信号从而转动相应的角度。

2 系统软件设计

智能调速系统软件完成温度检测、人体红外检测、按键或红外遥控进行模式选择、PWM调速、显示等功能。程序流程图如图3所示。

按下开关，系统开始工作，程序初始化完成后，DS18B20开始工作，读取环境温度，单片机调用温度读取函数并将环境温度实时显示在数码管上；同时人体检测模块中的红外热释传感器开始工作，当有人进入其感应范围则对单片机输入高电平；初始默认为自动模式，可通过按键或红外遥控进行模式选择，数码管首位显示模式标志；设置上、下限后会对风扇进行PWM调速。

跟踪系统主要功能为通过判断是否有人来决定舵机是否工作，如有人则可通过接收信号从而转动角度。

本设计放置3个红外热释传感器，，当有人进入其感应范围则对单片机输入高电平，每个传感器对应着舵机一个相应的角度，当其中任意一个传感器检测到有人时，舵机会转动对应的角度，当两个或两个以上的傳感器检测到有人时，舵机会在设置的对应角度内来回转动。

程序上分为温度检测模块、数码管显示模块、调速模块、按键选择模式模块等，其中按键选择模式模块实现流程如图5所示。硬件设计上设置为3个按键，通过这3个按键进行设置。按一下1键可进入模式选择，有自动模式，手动模式和自然风模式，自动模式中按一下1键可以设置温度上限，再按下设置温度下限，均可以按键加减调整。手动模式中数码管第一位显示风扇档位，后三位显示温度，按2键/3键加减风扇的档位（1、2、3档）。

3 结论

本系统由单片机STC89C52为主控制芯片，由DS18B20采集环境温度并实时显示在数码管上，使用者可手动设置自动模式、手动模式和自然风模式，温度小于下限风扇不转，温度在上下限之间50%转动，大于上限时，风扇全速转动。人离开后，延迟几秒风扇停止转动，起到节能环保的作用。由HC_SR501热释红外传感器进行人体感知，PWM驱动电路控制风扇转动，通过HC_SR501热释红外传感器感知人所在位置转动角度从而实现跟踪。通过按键模块或红外遥控模块控制风扇转动模式。它的设计为当今仍需风扇的人们提高了生活质量，为仍需风扇的生产提高了生产效率，同时根据红外热释传感器可分辨出是否有人在风扇周围，在提倡节能减排的时代极大地节约了能量。

实现功能：

（1）采用DS18B20温度传感器测温并在数码管上显示温度，人體感应模块检测是否有人。

（2）共3个按键：1键切换/设置、2键加、3键减。

（3）本设计共三种模式：自动模式、手动模式和自然风模式。

（4）自动模式，按一下1键可以设置温度上限，再按下设置温度下限，均可以按键加减调整。数码管第一位不显示，后三位显示温度值。人体感应模块检测有人时，温度小于下限风扇不转，温度在上下限之间，风扇50%转动，大于上限时，风扇全速转动。人离开后，延迟几秒风扇停止转动，起到节能环保的作用。

（5）手动模式，数码管第一位显示风扇档位，后三位显示温度，按2键/3键加减风扇的档位（1、2、3档）。

（6）自然风模式，数码管第一位显示“b”，后三位显示温度，此模式下风扇转动与温度无关，只要人体感应模块检测到有人，就会模拟自然风转动风扇，时快时慢，吹着更舒适；人离开后延迟几秒，风扇停止转动。

（7）本设计有跟随功能，在一定角度内，风扇会跟随人的走动从而控制舵机跟随转动。

（8）本设计还有红外遥控功能，定义了三个按键menu（模式切换）、+（加）、-（减），可以实现远程控制风扇，遥控距离可达7m。

参考文献：

[1] 张毅刚，赵光权， 刘旺. 单片机原理及应用[M].高等教育出版社，2016.

[2] 周鹏.基于STC89C52单片机的温度检测系统设计[J].现代电子技术，2012，35（22）：10-13.

[3] 裴彦纯，陈志超.基于单片机系统的红外遥控器应用[J].现代仪器与医疗，2004，10（3）：46-48.

[4] 王蕊.基于单片机的多功能自动调温风扇系统设计[D].郑州大学，2014.

[5] 王苏.直流电机PWM调速研究及单片机控制实现[J].机电工程技术，2008，37（11）：82-84.

[6] 袁志宽，李甦梅.一种直流风机PWM调速电路及其方法：CN103867477A[P].2014.

[7] 时玮.利用单片机PWM信号进行舵机控制[J].今日电子，2005（10）：80-82.

[8] 刘舒祺，施国梁.基于热释电红外传感器的报警系统[J].电子设计工程，2005（3）：18-20.

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