单片机的智能感应风扇设计与制作
摘 要本课题主要对智能感应风扇控制系统的发展现状和历史背景、软硬件系统和系统调试等内容进行了介绍，最后完成了一种能够实现根据环境温度自动调整风速的智能风扇自动控制系统，另外使用者可通过红外遥控实现对风扇的无线遥控操作，这款智能感应风扇系统是一款标准的电子系统，这款器件的电路内部是采用市面上性价比最高的AT89C51作主控的，本智能感应风扇系统以这款主控为核心，在一定程度上压缩了整个系统的设计成本、开发周期以及系统工作时的功率消耗等参数。这款系统在硬件上主要由单片机最小系统以及液晶屏显示电路、温度传感器电路、人体检测电路和红外信号接收电路等部分组成，在软件程序上主要由主程序以及各模块的驱动子程序组成，通过软硬件电路的相互配合，实现了智能感应风扇系统的高速运转，完成对各个功能的执行。通过多个方面多个角度的测试之后知道该系统不仅系统内部运行稳定另外特别流畅，在人机交互体验感方面也具备很好的效果。
目录
一、 引言 1
（一） 智能感应风扇的发展背景 1
（二） 智能感应风扇的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能感应风扇的方案设计 3
（二） AT89C51单片机简介 3
（三） DS18B20温度传感器简介 4
（四） LCD1602液晶屏简介 4
（五） 热释电红外传感器简介 5
（六） 红外遥控发射与接收模块简介 5
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
1. 时钟电路设计 7
2. 复位电路配置 7
（二） 环境温度检测电路设计 8
（三） 周围人体检测电路设计 8
（四） 红外遥控电路设计 9
（五） 参数显示电路设计 9
（六） 按键电路设计 10
（七） 风扇驱动电路设计 10
四、 系统软件设计 12
（一） 智能感应风扇的主程序流程设计 12
（二） 温度检测流程设计 13
（三） 人体检测流程设计 14
（四） *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
液晶显示流程设计 14
1. 写数据的操作 15
2. 写指令的操作 15
五、 实物制作与调试 16
总结 18
参考文献 19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
附录四 程序 24
引言
智能感应风扇的发展背景
我们经常说的基于51单片机的智能感应风扇控制系统事实上就是指通过C语言或其他较长使用的底层语言来编写代码，而且通过编译器生成目标代码后，烧写到51单片机芯片后进行指令执行的一种系统，本课题研究的该系统亦符合该特性，它在内部以51单片机最小系统作为关键部分，并且在外设电路上配置采集电路、传感电路、按键电路以及液晶电路等，通过51单片机的操控，完成所有功能，这类智能感应风扇控制系统以C语言等最接近硬件的语言来完成对电路控制，可以以最大的效率执行各项功能。本论文将要设计的是用主控处理器来操控的一种智能感应风扇控制系统，通过对该系统的特点和如今市面上最高端的款式做探究和分析后，制定出一种适合本次毕业设计来研发的系统，通过调研可以发现这类应用控制芯片完成的智能感应风扇控制系统的性能常见不低于其他类型的智能感应风扇控制系统，这不单单体现在其超高的性价比上，更在于系统所表现出来的目标等上。目前市面上的智能感应风扇控制系统主要是以微处理器当作控制核心的，众多有了对于智能感应风扇系统长时间设计经验的工程师不得不承认一个事实，现如今单片机市场呈现出的性能不断上升而成本不断下降趋势使选用主控器件作为主控器件来设计智能感应风扇控制系统，是最为明智的选择，通过高性价比控制器来实现的智能感应风扇系统不但符合目前非常流行的低功耗理念，更对增加系统的总体性价比含有特别重要的意义。
智能感应风扇的国内外发展现状
如今，国内外都在对智能感应风扇控制系统进行研究，由于较早期的智能感应风扇控制系统已不能满足如今人们对它的多功能和高性能的指标要求，从而对于新型系统的需求量正在不断上升，这也是国内外的专家学者当前主要的研究目标。对如今市面上现存的智能感应风扇系统来说，它们所呈现出的共同不足和待优化项是高功耗、外观设计感不佳而且技术支持力度低等，其中高功耗较为突出，这是因为初期的处理器还不具备低功耗性能，CMOS技术还没有在智能感应风扇控制系统中得到普及，这是其电压电流需要大的一个主要原因。通过对互联网和图书馆中智能感应风扇控制系统的设计开发文献等一些相关参考材料进行翻阅和归纳总结后，可以看出现如今市场上的绝大多数智能感应风扇系统产品处于一种略过时的现状，这些智能感应风扇控制系统都是以一些成本低廉与此同时目标较为简单的16位数字处理器作为主控。
本文主要研究内容
本毕业设计主要对一种智能感应风扇控制系统进行了研发和设计，采用了AT89C51来当作这个电子系统的主控器件而且结合其他的模块完成了该器件的全部指标和目标，下列为本课题所要构建的内容和功能。
设计内容：
1、设计LCD1602液晶屏电路，实现对智能感应风扇系统运行过程中的参数进行高清晰度显示；
2、设计温度采集电路，通过DS18B20温度传感器实现对周围环境温度的高精度检测；
3、配置红外传感器电路，通过HCSR501热释电传感器捕捉周围的人体信号；
4、设计HX1838接收头电路，实现红外遥控功能，将接收到的红外线数据进行处理；
实现功能：
1、采用C51单片机作为主控器件，并通过C语言进行程序开发；
2、使用价格低并且显示效果良好的LCD1602液晶屏作为显示模块；
3、采用+5V直流电压进行系统供电。
4、具有温度采集功能；
5、在自动挡模式下，风速大小根据温度而自由调整；
6、在人工档模式下，风速大小受人工设定；
7、可通过红外遥控器操纵控制系统。
方案设计及元器件选择
智能感应风扇的方案设计
通过前文对智能感应风扇控制系统的发展背景和国内外的现状进行了详细的介绍后而且确立了课题的设计目标，那么本章将开始对该系统的设计方案进行详细的描述。由于该系统是使用AT89C51作为主控器件的，那么整个系统将在C51架构下进行实现，根据C51单片机的编程代码特性和管脚的使用构建方法，各部分必须遵循下列连接关系和单片机芯片实现连接，而且按照箭头方向实现数据的交互。图片中单片机最小系统电路为整个系统的软硬件关键部分，用于实现对参数显示电路、温度传感器电路、人体检测电路和红外遥控电路等电路的驱动。
显示模块使用了LCD1602液晶屏进行系统参数的显示，提升控制系统的性能；遥控器模块用于发出风扇档位指令，以红外线的光形式将指令传送给HX1838红外一体接收头，接收头在接收到红外线指令后，将光指令转换为电指令，并传送给51单片机；风扇电机模块主要由直流电机以及N沟道MOS管组成，MOS管作为直流电机的驱动模块，通过这两个元件的合理搭配，在单片机的控制下，能够发出理想中的风速；温度传感器采用DS18B20，将采集到的温度以单总线的形式传送给51单片机，人体感应模块在感应到周围有人时，将输出一个高电平信号给51单片机。
目录
一、 引言 1
（一） 智能感应风扇的发展背景 1
（二） 智能感应风扇的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能感应风扇的方案设计 3
（二） AT89C51单片机简介 3
（三） DS18B20温度传感器简介 4
（四） LCD1602液晶屏简介 4
（五） 热释电红外传感器简介 5
（六） 红外遥控发射与接收模块简介 5
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
1. 时钟电路设计 7
2. 复位电路配置 7
（二） 环境温度检测电路设计 8
（三） 周围人体检测电路设计 8
（四） 红外遥控电路设计 9
（五） 参数显示电路设计 9
（六） 按键电路设计 10
（七） 风扇驱动电路设计 10
四、 系统软件设计 12
（一） 智能感应风扇的主程序流程设计 12
（二） 温度检测流程设计 13
（三） 人体检测流程设计 14
（四） *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
液晶显示流程设计 14
1. 写数据的操作 15
2. 写指令的操作 15
五、 实物制作与调试 16
总结 18
参考文献 19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
附录四 程序 24
引言
智能感应风扇的发展背景
我们经常说的基于51单片机的智能感应风扇控制系统事实上就是指通过C语言或其他较长使用的底层语言来编写代码，而且通过编译器生成目标代码后，烧写到51单片机芯片后进行指令执行的一种系统，本课题研究的该系统亦符合该特性，它在内部以51单片机最小系统作为关键部分，并且在外设电路上配置采集电路、传感电路、按键电路以及液晶电路等，通过51单片机的操控，完成所有功能，这类智能感应风扇控制系统以C语言等最接近硬件的语言来完成对电路控制，可以以最大的效率执行各项功能。本论文将要设计的是用主控处理器来操控的一种智能感应风扇控制系统，通过对该系统的特点和如今市面上最高端的款式做探究和分析后，制定出一种适合本次毕业设计来研发的系统，通过调研可以发现这类应用控制芯片完成的智能感应风扇控制系统的性能常见不低于其他类型的智能感应风扇控制系统，这不单单体现在其超高的性价比上，更在于系统所表现出来的目标等上。目前市面上的智能感应风扇控制系统主要是以微处理器当作控制核心的，众多有了对于智能感应风扇系统长时间设计经验的工程师不得不承认一个事实，现如今单片机市场呈现出的性能不断上升而成本不断下降趋势使选用主控器件作为主控器件来设计智能感应风扇控制系统，是最为明智的选择，通过高性价比控制器来实现的智能感应风扇系统不但符合目前非常流行的低功耗理念，更对增加系统的总体性价比含有特别重要的意义。
智能感应风扇的国内外发展现状
如今，国内外都在对智能感应风扇控制系统进行研究，由于较早期的智能感应风扇控制系统已不能满足如今人们对它的多功能和高性能的指标要求，从而对于新型系统的需求量正在不断上升，这也是国内外的专家学者当前主要的研究目标。对如今市面上现存的智能感应风扇系统来说，它们所呈现出的共同不足和待优化项是高功耗、外观设计感不佳而且技术支持力度低等，其中高功耗较为突出，这是因为初期的处理器还不具备低功耗性能，CMOS技术还没有在智能感应风扇控制系统中得到普及，这是其电压电流需要大的一个主要原因。通过对互联网和图书馆中智能感应风扇控制系统的设计开发文献等一些相关参考材料进行翻阅和归纳总结后，可以看出现如今市场上的绝大多数智能感应风扇系统产品处于一种略过时的现状，这些智能感应风扇控制系统都是以一些成本低廉与此同时目标较为简单的16位数字处理器作为主控。
本文主要研究内容
本毕业设计主要对一种智能感应风扇控制系统进行了研发和设计，采用了AT89C51来当作这个电子系统的主控器件而且结合其他的模块完成了该器件的全部指标和目标，下列为本课题所要构建的内容和功能。
设计内容：
1、设计LCD1602液晶屏电路，实现对智能感应风扇系统运行过程中的参数进行高清晰度显示；
2、设计温度采集电路，通过DS18B20温度传感器实现对周围环境温度的高精度检测；
3、配置红外传感器电路，通过HCSR501热释电传感器捕捉周围的人体信号；
4、设计HX1838接收头电路，实现红外遥控功能，将接收到的红外线数据进行处理；
实现功能：
1、采用C51单片机作为主控器件，并通过C语言进行程序开发；
2、使用价格低并且显示效果良好的LCD1602液晶屏作为显示模块；
3、采用+5V直流电压进行系统供电。
4、具有温度采集功能；
5、在自动挡模式下，风速大小根据温度而自由调整；
6、在人工档模式下，风速大小受人工设定；
7、可通过红外遥控器操纵控制系统。
方案设计及元器件选择
智能感应风扇的方案设计
通过前文对智能感应风扇控制系统的发展背景和国内外的现状进行了详细的介绍后而且确立了课题的设计目标，那么本章将开始对该系统的设计方案进行详细的描述。由于该系统是使用AT89C51作为主控器件的，那么整个系统将在C51架构下进行实现，根据C51单片机的编程代码特性和管脚的使用构建方法，各部分必须遵循下列连接关系和单片机芯片实现连接，而且按照箭头方向实现数据的交互。图片中单片机最小系统电路为整个系统的软硬件关键部分，用于实现对参数显示电路、温度传感器电路、人体检测电路和红外遥控电路等电路的驱动。
显示模块使用了LCD1602液晶屏进行系统参数的显示，提升控制系统的性能；遥控器模块用于发出风扇档位指令，以红外线的光形式将指令传送给HX1838红外一体接收头，接收头在接收到红外线指令后，将光指令转换为电指令，并传送给51单片机；风扇电机模块主要由直流电机以及N沟道MOS管组成，MOS管作为直流电机的驱动模块，通过这两个元件的合理搭配，在单片机的控制下，能够发出理想中的风速；温度传感器采用DS18B20，将采集到的温度以单总线的形式传送给51单片机，人体感应模块在感应到周围有人时，将输出一个高电平信号给51单片机。
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