智能型风扇控制系统的设计
【摘要】随着人们对现代家居电器的要求越来越高，空气中的主要参数温湿度，与现代家居生活密切相关。本系统根据智能家居日常生活带来的便利性和智能化，对一般家用风扇不断创新，进行再设计。系统采用AT89C52作为微处理器和数据存储器的温度传感器单元，采用温度传感器测量周围环境的温度，将模糊控制与PID控制相结合，使风扇可通过环境温度的变化，自动调节风速，自动加湿，还可根据用户设定的温度调节速度功能。同时，该设计增加了液晶显示器，ISD4004语音播报功能，实时时钟DS1302、PT2262，PT2272无线遥控模块，蓝牙通信等功能，使用户可以更加快捷有效、方便简单的操控风扇。经过测试，该智能型风扇控制系统，具有精度高、结构简单、体积小、智能化、性价比高、能耗低等特点，切实从生活中出发，相信会给人们的智能家居生活带来更大的便捷。
目录
引言 1
（一）课题的提出与意义 1
（二）研究现状与发展前景 1
一、系统方案设计 2
二、单片机主控制器 3
三、系统的硬件设计 5
（一）电源电路设计 5
（二）DS1302时钟电路 5
（三）DHT11温湿度传感器 5
（四）矩阵键盘电路 6
（五）LCD1602液晶显示电路 7
（六）ISD4004语音模块电路 8
（七）报警电路 9
（八）电机控制电路 9
（九）无线遥控模块电路 10
（十）自动加湿喷雾模块 11
（十一）蓝牙控制电路 12
四、系统的软件设计 13
（一）主程序设计 13
（二）语音播放子程序设计 13
（三）自动加湿喷雾子程序设计 14
五、实物的制作部分 15
（一）实物的制作 15
（二）实物调试 15
（三）实物展示 16
结束语 16
致 谢 18
参考文献 19
附录一 原理图 20
附录二 元器件清单 21
附录三 源程序 23
引言<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
br /> 盛夏酷暑，家用电器一般都离不开电风扇。在使用电风扇的基本过程中，用户一般都是用遥控或手动来调整电机转速达到改变风力大小。但是因为每次改变转速，必定是用户亲自来操作来完成相应的目的，这在一定程度会带来诸多不便。本人所设计的智能风扇控制系统，由传感器采集数字温湿度信号，然后通过单片机控制风扇电机和空气加湿。在自动模式下,温度传感器会检测环境温度,风扇可随温度的变化自动换档,即控制风扇档位。此风扇不止可以自动调控温度，湿度也可调控，单片机通过采集数字湿度信号，根据环境的湿度情况，通过喷雾加湿器来平衡环境湿度。用户可在一定距离内通过键盘式控制面板或在手动模式下设置电风扇的最低工作温湿度值来达到无人操控便可实现自动调整风力大小的效果。亦可手动与自动切换，通过无线遥控模块远距离对风扇进行转速、加湿的调控。
（一）课题的提出与意义
很多人认为电风扇是空调的淘汰品，实际上并非如此。电风扇并没有被淘汰，相反，电风扇还是空调强劲的竞争对手。不管在夏天还是冬天，虽然空调可以快速有效的降低和提高室内环境温度，但是其能耗还是较于电风扇来说还是相当大的。从风扇吹出来的风一般让人觉得更加舒适，适合老人和儿童。另外，在价格和使用方面，风扇价格较空调而言更加低廉，也更节能省电，操作也都十分方便，容易被大多数人接受，特别是老人。虽然电风扇占有一定的市场优势，但是传统风扇还有很多地方可以利用现代技术改良。
空气湿度调节技术和各类加湿、除湿设备无论在家居方面还是在办公地点等等都十分受欢迎。本设计利用AT89C52单片机作为核心单元，结合家居电扇，对外围的湿度显示模块、温度数据采集模块、键盘设定模块、模糊控制与PID控制相结合的模糊PID调速技术等，C语言程序编译，使用软件KeilC51，来设计一个多功能调温及加湿的控制系统，其结构简单、思路清晰、性价比高。
（二）研究现状与发展前景
本课题是以检测调控智能化为宗旨，它不仅在传统风扇的技术方面作出了大胆的创新，也让人们的家居生活更加智能化。它包含了手机通讯、家电控制等技术，将家居控制和人机界面信息传递有效的结合起来。此外，对于从事研究生产智能家居控制器的企业和人们节能低碳的消费观念来说，方便而实用的智能家居产品为人们带来便利的同时，也能为从事这项产品研究的企业带来可观的利润。随着现代科技的飞速发展以及信息的全球化，现代智能家居产品为人们带来了愈加轻松方便、节能高效的现代化智能生活。当然，社会还在不断的进步，人们对智控家居也将不断继续研究下去。
一、系统方案设计
本文设计方案是基于现代智能型风扇控制系统的硬件与软件电路的设计。硬件设计主要先构建好整体硬件电路的组成框图，根据框图进行硬件电路的建模设计来绘制其控制电路原理图，最后利用仿真软件对其仿真调试。在软件的设计中，首先要具体了解各个模块所要实现的功能，根据实现的功能不同，合理编写相关的程序，反复编译检错，最后与构建好的硬件电路联系起来共同仿真调试，仿真实现功能。在本系统中，该风扇可实现如下功能：
1.本系统中，通过模糊PID调速控制来完成对电风扇的精确转速调控。
2.本系统为该电风扇设计了自动、设定、定档三种风扇工作模式。在自动模式下，风扇通过温湿度传感器检测室内温湿度，通过模糊PID控制和湿度传感器，自动精确控制风扇电机转速和空气喷雾加湿；在设定模式下，用户可自主使用手机蓝牙连接，调节电机转速及加湿器开关状态；在定档模式下，电风扇按照一二三挡所提前设定好的对应的固定转速运行，且为用户手动操作。
3.通过LCD液晶显示屏，对室内当前的温湿度值、时间实时显示。
4.本系统可精确显示当前时间，实时时间可调。即使断电，亦可保证时钟芯片正常运行。
5.用户可通过手机蓝牙远距离控制电风扇开关状态，档位选择和手动或自动模式（包括加湿器开关）。
6.用户可以通过声光报警模块实时了解电风扇的运行状态或对加湿器加水。
7.用户可通过矩阵键盘来控制风扇实现人机信息交流的功能，也可手动对当前时间手动校正。
系统组成框图如下图1所示，主要包括12V电源接口、LM7805电源降压、AT89C52单片机、DS1302时钟芯片、温湿度传感器、矩阵键盘、液晶显示、报警电路、ISD4004语音模块、电机控制电路、蓝牙控制电路及无线遥控模块。AT89C52单片机为系统的核心元件，所有的信息将传输给单片机，由单片机处理之后再输送到各个相应的模块完成动作。单片机将所有的硬件结合为一体，共同组成了整个自动温湿度调控系统的硬件组成部分。
图1 系统组成框图
利用了DHT11传感器测量温湿度，通过在显示屏上显示当前温湿度值。同时系统中应用了模糊PID调速技术，使电扇可以跟根据室温变化而自动调节风速。当检测到的温湿度低或高于设定值，风扇会通过蜂鸣器及LED灯闪烁来发出报警信号通知用户。用户根据报警提示可通过红外遥控器根据所在环境自行设定温湿度的限值，且都可以在液晶显示屏上显示。另外，用户还可通过蓝牙功能实现对电扇进行温湿度及加湿器的开关控制。智能人性化的自动或提示用户操作。
二、单片机主控制器
本论文设计采用的AT89C52单片机，它是一片功耗低、性能高的8位单片机，内部含有ISP的可以反复擦写1000次左右的Flash只读型程序存储器，芯片内部集成了常用的8位中央处理器的ISP存储单元，该单片机共有40个引脚，8KB内片程序储存器，128B自由存取数据储存器，4个8位的输入输出端口，5个中断优先级，3个16位可编程定时计数器等。
目录
引言 1
（一）课题的提出与意义 1
（二）研究现状与发展前景 1
一、系统方案设计 2
二、单片机主控制器 3
三、系统的硬件设计 5
（一）电源电路设计 5
（二）DS1302时钟电路 5
（三）DHT11温湿度传感器 5
（四）矩阵键盘电路 6
（五）LCD1602液晶显示电路 7
（六）ISD4004语音模块电路 8
（七）报警电路 9
（八）电机控制电路 9
（九）无线遥控模块电路 10
（十）自动加湿喷雾模块 11
（十一）蓝牙控制电路 12
四、系统的软件设计 13
（一）主程序设计 13
（二）语音播放子程序设计 13
（三）自动加湿喷雾子程序设计 14
五、实物的制作部分 15
（一）实物的制作 15
（二）实物调试 15
（三）实物展示 16
结束语 16
致 谢 18
参考文献 19
附录一 原理图 20
附录二 元器件清单 21
附录三 源程序 23
引言<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
br /> 盛夏酷暑，家用电器一般都离不开电风扇。在使用电风扇的基本过程中，用户一般都是用遥控或手动来调整电机转速达到改变风力大小。但是因为每次改变转速，必定是用户亲自来操作来完成相应的目的，这在一定程度会带来诸多不便。本人所设计的智能风扇控制系统，由传感器采集数字温湿度信号，然后通过单片机控制风扇电机和空气加湿。在自动模式下,温度传感器会检测环境温度,风扇可随温度的变化自动换档,即控制风扇档位。此风扇不止可以自动调控温度，湿度也可调控，单片机通过采集数字湿度信号，根据环境的湿度情况，通过喷雾加湿器来平衡环境湿度。用户可在一定距离内通过键盘式控制面板或在手动模式下设置电风扇的最低工作温湿度值来达到无人操控便可实现自动调整风力大小的效果。亦可手动与自动切换，通过无线遥控模块远距离对风扇进行转速、加湿的调控。
（一）课题的提出与意义
很多人认为电风扇是空调的淘汰品，实际上并非如此。电风扇并没有被淘汰，相反，电风扇还是空调强劲的竞争对手。不管在夏天还是冬天，虽然空调可以快速有效的降低和提高室内环境温度，但是其能耗还是较于电风扇来说还是相当大的。从风扇吹出来的风一般让人觉得更加舒适，适合老人和儿童。另外，在价格和使用方面，风扇价格较空调而言更加低廉，也更节能省电，操作也都十分方便，容易被大多数人接受，特别是老人。虽然电风扇占有一定的市场优势，但是传统风扇还有很多地方可以利用现代技术改良。
空气湿度调节技术和各类加湿、除湿设备无论在家居方面还是在办公地点等等都十分受欢迎。本设计利用AT89C52单片机作为核心单元，结合家居电扇，对外围的湿度显示模块、温度数据采集模块、键盘设定模块、模糊控制与PID控制相结合的模糊PID调速技术等，C语言程序编译，使用软件KeilC51，来设计一个多功能调温及加湿的控制系统，其结构简单、思路清晰、性价比高。
（二）研究现状与发展前景
本课题是以检测调控智能化为宗旨，它不仅在传统风扇的技术方面作出了大胆的创新，也让人们的家居生活更加智能化。它包含了手机通讯、家电控制等技术，将家居控制和人机界面信息传递有效的结合起来。此外，对于从事研究生产智能家居控制器的企业和人们节能低碳的消费观念来说，方便而实用的智能家居产品为人们带来便利的同时，也能为从事这项产品研究的企业带来可观的利润。随着现代科技的飞速发展以及信息的全球化，现代智能家居产品为人们带来了愈加轻松方便、节能高效的现代化智能生活。当然，社会还在不断的进步，人们对智控家居也将不断继续研究下去。
一、系统方案设计
本文设计方案是基于现代智能型风扇控制系统的硬件与软件电路的设计。硬件设计主要先构建好整体硬件电路的组成框图，根据框图进行硬件电路的建模设计来绘制其控制电路原理图，最后利用仿真软件对其仿真调试。在软件的设计中，首先要具体了解各个模块所要实现的功能，根据实现的功能不同，合理编写相关的程序，反复编译检错，最后与构建好的硬件电路联系起来共同仿真调试，仿真实现功能。在本系统中，该风扇可实现如下功能：
1.本系统中，通过模糊PID调速控制来完成对电风扇的精确转速调控。
2.本系统为该电风扇设计了自动、设定、定档三种风扇工作模式。在自动模式下，风扇通过温湿度传感器检测室内温湿度，通过模糊PID控制和湿度传感器，自动精确控制风扇电机转速和空气喷雾加湿；在设定模式下，用户可自主使用手机蓝牙连接，调节电机转速及加湿器开关状态；在定档模式下，电风扇按照一二三挡所提前设定好的对应的固定转速运行，且为用户手动操作。
3.通过LCD液晶显示屏，对室内当前的温湿度值、时间实时显示。
4.本系统可精确显示当前时间，实时时间可调。即使断电，亦可保证时钟芯片正常运行。
5.用户可通过手机蓝牙远距离控制电风扇开关状态，档位选择和手动或自动模式（包括加湿器开关）。
6.用户可以通过声光报警模块实时了解电风扇的运行状态或对加湿器加水。
7.用户可通过矩阵键盘来控制风扇实现人机信息交流的功能，也可手动对当前时间手动校正。
系统组成框图如下图1所示，主要包括12V电源接口、LM7805电源降压、AT89C52单片机、DS1302时钟芯片、温湿度传感器、矩阵键盘、液晶显示、报警电路、ISD4004语音模块、电机控制电路、蓝牙控制电路及无线遥控模块。AT89C52单片机为系统的核心元件，所有的信息将传输给单片机，由单片机处理之后再输送到各个相应的模块完成动作。单片机将所有的硬件结合为一体，共同组成了整个自动温湿度调控系统的硬件组成部分。
图1 系统组成框图
利用了DHT11传感器测量温湿度，通过在显示屏上显示当前温湿度值。同时系统中应用了模糊PID调速技术，使电扇可以跟根据室温变化而自动调节风速。当检测到的温湿度低或高于设定值，风扇会通过蜂鸣器及LED灯闪烁来发出报警信号通知用户。用户根据报警提示可通过红外遥控器根据所在环境自行设定温湿度的限值，且都可以在液晶显示屏上显示。另外，用户还可通过蓝牙功能实现对电扇进行温湿度及加湿器的开关控制。智能人性化的自动或提示用户操作。
二、单片机主控制器
本论文设计采用的AT89C52单片机，它是一片功耗低、性能高的8位单片机，内部含有ISP的可以反复擦写1000次左右的Flash只读型程序存储器，芯片内部集成了常用的8位中央处理器的ISP存储单元，该单片机共有40个引脚，8KB内片程序储存器，128B自由存取数据储存器，4个8位的输入输出端口，5个中断优先级，3个16位可编程定时计数器等。
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