智能風(fēng)扇調(diào)速系統(tǒng)研究

孫景偉 丁學(xué)用

摘 要：該設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)處理器為核心，硬件電路結(jié)合了DHT11溫濕度傳感器、LCD顯示模塊、降溫裝置，藍(lán)牙模塊等器件。該系統(tǒng)將DHT11溫濕度傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，通過單片機(jī)的處理將相關(guān)結(jié)果傳給LCD顯示模塊顯示，并判斷相關(guān)數(shù)據(jù)，如果是溫度過高將會(huì)開啟降溫模塊，并報(bào)警。本系統(tǒng)還能通過手機(jī)APP的操作來控制降溫裝置（風(fēng)扇），而風(fēng)扇會(huì)根據(jù)APP的相關(guān)指令操作。本系統(tǒng)采取手機(jī)APP控制來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工方式，方便了人們的生活。

關(guān)鍵詞：智能風(fēng)扇;智能化;溫濕度傳感器

0 引言

傳統(tǒng)風(fēng)扇對(duì)氣溫的改變沒有相應(yīng)的辦法，溫度變化對(duì)所涉及風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的要求不能很好地滿足，例如在一些大功率的電子產(chǎn)品中，風(fēng)扇系統(tǒng)是通常解決散熱問題的主要設(shè)備，本文利用風(fēng)扇吹出的風(fēng)帶走系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的熱量，從而降低電子元器件被燒壞的概率[1]。如果想要電子產(chǎn)品不被燒壞就要用大功率、轉(zhuǎn)速高的、吹出的風(fēng)量大的風(fēng)扇系統(tǒng)。然而，風(fēng)扇所產(chǎn)生的噪聲與它的功率高低有關(guān)，若想要噪聲小，就要調(diào)小風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，而這會(huì)導(dǎo)致電子元器件的溫度的增高，壽命降低，增加了電子元器件燒毀的可能性。為了解決上述問題，本設(shè)計(jì)采用了精度較高的溫濕度傳感器TH11、藍(lán)牙模塊等。這套系統(tǒng)由單片機(jī)控制，可以實(shí)時(shí)顯示所處環(huán)境的溫濕度狀況，也可以用手機(jī)APP控制風(fēng)扇，也可以設(shè)置溫濕度的范圍，以及報(bào)警等功能。

1 基本原理

1.1? 系統(tǒng)整體框架結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)處理器部件采用的是STC89C52單片機(jī)，單片機(jī)與電阻、電容、晶振組合連接，形成了單片機(jī)的最小系統(tǒng)。而其他模塊圍繞處理器系統(tǒng)展開設(shè)計(jì)組合連接。DHT11溫濕度傳感器采集了周圍環(huán)境的溫度及濕度狀況后，將所采集的數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)處理[2]。按鍵是系統(tǒng)的輸入設(shè)置模塊，它可以設(shè)置溫濕度的工作范圍。輸出有兩種方式，一種是采用1602液晶顯示傳感器所采集的溫濕度結(jié)果，另一種是采用蜂鳴器報(bào)警、LED指示燈報(bào)警。本系統(tǒng)還可以使用藍(lán)牙連接手機(jī)APP來控制風(fēng)扇的低速、中速、高速、停止等操作。

本系統(tǒng)是由STC89C52單片機(jī)處理器電路、模擬降溫（風(fēng)扇直流電機(jī)）、藍(lán)牙模塊、DHT11溫濕度傳感器模塊、按鍵輸入設(shè)置模塊以及系統(tǒng)電源電路等結(jié)合構(gòu)成。

1.2 核心器件選擇

系統(tǒng)控制器模塊采用STC89C52單片機(jī)，其可靠性好、尺寸小、性價(jià)比高、接口豐富、成本低廉、所需要的電壓功耗低等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)、家用電器等很多領(lǐng)域得到迅速地發(fā)展以及大范圍的推廣。單片機(jī)STC89C52具有很快的運(yùn)算速度，其軟件編程的靈活性也比較高，可以通過特定的軟件編寫程序從而實(shí)現(xiàn)自己想要的功能。

溫濕度模塊選用DHT11作為溫濕度檢測(cè)模塊，DHT11是一款數(shù)字輸出的復(fù)合傳感器，包含一個(gè)電阻式感濕元件和NTC式溫度檢測(cè)元件，可測(cè)20%～90%RH濕度，誤差5%RH，0～50 ℃，誤差為2 ℃[3]，且產(chǎn)品價(jià)格低廉、線路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。此外，采用液晶1602（LCD）屏作為本系統(tǒng)的顯示模塊，該模塊可以很好地去控制，硬件結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，線路連線也簡(jiǎn)單，且LCD液晶屏所顯示的內(nèi)容更豐富，字符優(yōu)美，是數(shù)碼管無法比擬的，液晶屏1602還具備價(jià)格實(shí)惠、顯示清楚等優(yōu)點(diǎn)。

2 系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)

2.1? 軟件的開發(fā)環(huán)境

Keil C51是美國(guó)Keil Soft-ware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、鏈接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（μVision）將這些部分組合在一起[4]。軟件易操作、簡(jiǎn)單實(shí)用，對(duì)于開發(fā)設(shè)計(jì)系統(tǒng)有很大的幫助，所以深受開發(fā)人員的喜愛。

2.2? 主程序的設(shè)計(jì)

程序首先對(duì)液晶顯示屏1602進(jìn)行初始化，再啟動(dòng)系統(tǒng)報(bào)警值。其次，開始讀取并顯示溫濕度的測(cè)量結(jié)果。最后，來判斷剛剛讀取到的溫濕度是否超出設(shè)定的警報(bào)范圍，如果溫度過高導(dǎo)致報(bào)警就啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警和LED燈報(bào)警，同時(shí)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)降溫裝置。

在單片機(jī)讀取到傳感器DHT11溫度以及濕度測(cè)量結(jié)果之前，單片機(jī)要向傳感器傳輸啟動(dòng)信號(hào)。傳感器接收到這個(gè)啟動(dòng)信號(hào)之后，將從休眠模式轉(zhuǎn)化為工作模式，對(duì)所處環(huán)境的溫度和濕度進(jìn)行測(cè)量，再把所測(cè)量的濕度、溫度、校驗(yàn)字節(jié)等數(shù)據(jù)按順序傳送給單片機(jī)。單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，計(jì)算數(shù)據(jù)是否有錯(cuò)誤，如果有錯(cuò)誤就直接丟掉這一次的數(shù)據(jù)，沒有錯(cuò)誤就將它保存起來并傳送給液晶顯示屏進(jìn)行顯示[5]。

3系統(tǒng)調(diào)試

3.1 實(shí)物的調(diào)試

將編譯的程序通過軟件燒進(jìn)單片機(jī)主控制器里，檢查實(shí)物焊接是否達(dá)標(biāo)，再進(jìn)行實(shí)物硬件的測(cè)試檢查，對(duì)已經(jīng)焊接好的板子用萬用表、示波器進(jìn)行調(diào)試檢查，確保板子上的各個(gè)元器件都能正常運(yùn)作。

3.2 實(shí)物的測(cè)試

經(jīng)過測(cè)試，系統(tǒng)測(cè)試一切正常，當(dāng)設(shè)置本系統(tǒng)的溫濕度范圍時(shí)，按下設(shè)置按鍵，液晶屏上的光標(biāo)開始閃爍，通過按鍵加或減來修改溫濕度的范圍，1602屏上的第一行是溫度的設(shè)置范圍，第二行是濕度的設(shè)置范圍如圖1所示，如果傳感器DHT11檢測(cè)到環(huán)境的溫度高于系統(tǒng)所設(shè)置的溫濕度范圍時(shí)，風(fēng)扇開始轉(zhuǎn)動(dòng)，蜂鳴器開始報(bào)警，同時(shí)相應(yīng)的LED指示燈會(huì)亮起，如圖2所示。

4 ? 結(jié)語

該系統(tǒng)采用DHT11傳感器模塊來采集所處環(huán)境的溫濕度，通過按鍵模塊設(shè)置報(bào)警的溫濕度范圍，并通過1602液晶屏顯示所采集的溫濕度結(jié)果，如果超過報(bào)警范圍，系統(tǒng)將采取降溫措施風(fēng)扇開始轉(zhuǎn)動(dòng)，蜂鳴器開始報(bào)警。該設(shè)計(jì)也可以通過藍(lán)牙連接到手機(jī)APP，通過手機(jī)APP操作風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速以及風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間。本設(shè)計(jì)所采用的方案及元器件以及線路設(shè)計(jì)都是經(jīng)過了嚴(yán)格論證選擇。該智能風(fēng)扇系統(tǒng)包含以下功能：（1）可以同時(shí)進(jìn)行溫度和濕度的測(cè)量，其測(cè)量結(jié)果在液晶顯示屏1602上進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示。（2）可以采用按鍵去設(shè)置溫度和濕度的報(bào)警范圍。（3）一旦傳感器采集的值超過系統(tǒng)所設(shè)置的報(bào)警范圍，蜂鳴器就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)的聲音。（4）有相應(yīng)的發(fā)光二極管指示是哪個(gè)部分的數(shù)據(jù)超出設(shè)定的范圍。（5）如果所處環(huán)境的溫度過高，蜂鳴器將會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，并且降溫裝置（風(fēng)扇）將會(huì)自動(dòng)開啟;若所處環(huán)境的溫濕度降低到所設(shè)置的溫度，蜂鳴器停止警報(bào)，風(fēng)扇也停止轉(zhuǎn)動(dòng)。（6）可以通過手機(jī)藍(lán)牙連接該系統(tǒng)并通過手機(jī)APP來控制風(fēng)扇的低速、中速、高速、停止、低速旋轉(zhuǎn)1分鐘后停止、中速旋轉(zhuǎn)1分鐘后停止、高速旋轉(zhuǎn)1分鐘后停止等操作。

[參考文獻(xiàn)]

[1]劉英明.智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境無線監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技廣場(chǎng)，2016（11）：55-57.

[2]劉春雅.單片機(jī)最小系統(tǒng)制作在教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].輕工科技，2015（8）：61-62.

[3]張艷麗，楊仁弟.數(shù)字溫濕度傳感器及其應(yīng)用[J].工礦自動(dòng)化，2007（3）：17-19

[4]王偉.基于PROTEUS與KEIL C51軟件平臺(tái)的單片機(jī)仿真教學(xué)[J].電子制作，2015（13）：78-85.

[5]TEPLOV V Y，ANISIMOV A V.Thermostatting System Using a Single-Chip Microcomputer and Thermoelectric Modules Based on the Peltier Effect[J].Instruments & Experimental Techniques，2002（3）：408-411.

（編輯 姚 鑫）