李獻宇 錢田義

摘要：市場上大多數(shù)風扇只能手動設置是否轉(zhuǎn)動且轉(zhuǎn)動只能機械式的轉(zhuǎn)動一定的扇形區(qū)域，不能對人進行跟隨轉(zhuǎn)動。傳統(tǒng)風扇只能手動調(diào)節(jié)檔位來設置轉(zhuǎn)速，而不能根據(jù)溫度的變化實現(xiàn)自動啟動和停止，也不能隨著周圍溫度的改變而隨之改變。本設計由單片機STC89C52為主控制芯片，由溫度傳感器采集環(huán)境溫度并實時顯示在數(shù)碼管上，根據(jù)溫度高低對風扇進行PWM調(diào)速，由HC_SR501紅外熱釋傳感器進行人體感知來控制風扇啟停及舵機轉(zhuǎn)動跟蹤。通過按鍵模塊或紅外遙控模塊切換風扇轉(zhuǎn)動模式。

關(guān)鍵詞：溫度傳感器；智能跟蹤；調(diào)速；人體感知

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：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

隨著科技的發(fā)展和人們生活水平的提高，智能產(chǎn)品的普及化，使得一些功能簡單的微智能電風扇得以逐漸走進了人們的生活中。智能追蹤調(diào)速風扇可以根據(jù)環(huán)境溫度及人群自動跟蹤調(diào)節(jié)風扇的啟停與轉(zhuǎn)速，在實際生活的使用中，智能追蹤調(diào)速風扇不僅可以節(jié)省寶貴的電資源，也大大方便了人們的生活。它的設計為當今仍需風扇的人們提高了生活質(zhì)量，為仍需風扇的生產(chǎn)提高了生產(chǎn)效率，同時根據(jù)紅外熱釋傳感器可分辨出是否有人在風扇周圍，在提倡節(jié)能減排的時代極大地節(jié)約了能量。

1 總體方案設計

為保證系統(tǒng)獨立性和軟件穩(wěn)定性，本設計總體方案中含有兩大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分別是智能調(diào)速系統(tǒng)和跟蹤系統(tǒng)。

智能調(diào)速系統(tǒng)中有七大模塊，包括電源模塊、溫度采集模塊、人體檢測模塊、按鍵模塊、紅外遙控模塊、顯示模塊、PWM驅(qū)動電路及風扇模塊。智能調(diào)速系統(tǒng)如圖1所示。

智能調(diào)速系統(tǒng)采用單片機STC89C52作為整個系統(tǒng)的控制芯片；溫度采集模塊使用DS18B20采集溫度；人體檢測模塊使用HC-SR501型熱釋紅外傳感器進行人體感知；紅外遙控模塊使用HS0038紅外一體化接收頭來接收遙控器信號；按鍵模塊可按鍵切換模式；溫度顯示模塊使用4位8段數(shù)碼管顯示溫度；PWM驅(qū)動電路及風扇模塊控制風扇轉(zhuǎn)動。

跟蹤系統(tǒng)中包含兩個模塊，包括三個紅外熱釋傳感器為一體的人體檢測模塊和舵機模塊。跟蹤系統(tǒng)如圖2所示。

人體檢測模塊有三個紅外熱釋傳感器，可檢測范圍較廣，舵機模塊通過接收紅外熱釋傳感器的信號從而轉(zhuǎn)動相應的角度。

2 系統(tǒng)軟件設計

智能調(diào)速系統(tǒng)軟件完成溫度檢測、人體紅外檢測、按鍵或紅外遙控進行模式選擇、PWM調(diào)速、顯示等功能。程序流程圖如圖3所示。

按下開關(guān)，系統(tǒng)開始工作，程序初始化完成后，DS18B20開始工作，讀取環(huán)境溫度，單片機調(diào)用溫度讀取函數(shù)并將環(huán)境溫度實時顯示在數(shù)碼管上；同時人體檢測模塊中的紅外熱釋傳感器開始工作，當有人進入其感應范圍則對單片機輸入高電平；初始默認為自動模式，可通過按鍵或紅外遙控進行模式選擇，數(shù)碼管首位顯示模式標志；設置上、下限后會對風扇進行PWM調(diào)速。

跟蹤系統(tǒng)主要功能為通過判斷是否有人來決定舵機是否工作，如有人則可通過接收信號從而轉(zhuǎn)動角度。

本設計放置3個紅外熱釋傳感器，，當有人進入其感應范圍則對單片機輸入高電平，每個傳感器對應著舵機一個相應的角度，當其中任意一個傳感器檢測到有人時，舵機會轉(zhuǎn)動對應的角度，當兩個或兩個以上的傳感器檢測到有人時，舵機會在設置的對應角度內(nèi)來回轉(zhuǎn)動。

程序上分為溫度檢測模塊、數(shù)碼管顯示模塊、調(diào)速模塊、按鍵選擇模式模塊等，其中按鍵選擇模式模塊實現(xiàn)流程如圖5所示。硬件設計上設置為3個按鍵，通過這3個按鍵進行設置。按一下1鍵可進入模式選擇，有自動模式，手動模式和自然風模式，自動模式中按一下1鍵可以設置溫度上限，再按下設置溫度下限，均可以按鍵加減調(diào)整。手動模式中數(shù)碼管第一位顯示風扇檔位，后三位顯示溫度，按2鍵/3鍵加減風扇的檔位（1、2、3檔）。

3 結(jié)論

本系統(tǒng)由單片機STC89C52為主控制芯片，由DS18B20采集環(huán)境溫度并實時顯示在數(shù)碼管上，使用者可手動設置自動模式、手動模式和自然風模式，溫度小于下限風扇不轉(zhuǎn)，溫度在上下限之間50%轉(zhuǎn)動，大于上限時，風扇全速轉(zhuǎn)動。人離開后，延遲幾秒風扇停止轉(zhuǎn)動，起到節(jié)能環(huán)保的作用。由HC_SR501熱釋紅外傳感器進行人體感知，PWM驅(qū)動電路控制風扇轉(zhuǎn)動，通過HC_SR501熱釋紅外傳感器感知人所在位置轉(zhuǎn)動角度從而實現(xiàn)跟蹤。通過按鍵模塊或紅外遙控模塊控制風扇轉(zhuǎn)動模式。它的設計為當今仍需風扇的人們提高了生活質(zhì)量，為仍需風扇的生產(chǎn)提高了生產(chǎn)效率，同時根據(jù)紅外熱釋傳感器可分辨出是否有人在風扇周圍，在提倡節(jié)能減排的時代極大地節(jié)約了能量。

實現(xiàn)功能：

（1）采用DS18B20溫度傳感器測溫并在數(shù)碼管上顯示溫度，人體感應模塊檢測是否有人。

（2）共3個按鍵：1鍵切換/設置、2鍵加、3鍵減。

（3）本設計共三種模式：自動模式、手動模式和自然風模式。

（4）自動模式，按一下1鍵可以設置溫度上限，再按下設置溫度下限，均可以按鍵加減調(diào)整。數(shù)碼管第一位不顯示，后三位顯示溫度值。人體感應模塊檢測有人時，溫度小于下限風扇不轉(zhuǎn)，溫度在上下限之間，風扇50%轉(zhuǎn)動，大于上限時，風扇全速轉(zhuǎn)動。人離開后，延遲幾秒風扇停止轉(zhuǎn)動，起到節(jié)能環(huán)保的作用。

（5）手動模式，數(shù)碼管第一位顯示風扇檔位，后三位顯示溫度，按2鍵/3鍵加減風扇的檔位（1、2、3檔）。

（6）自然風模式，數(shù)碼管第一位顯示“b”，后三位顯示溫度，此模式下風扇轉(zhuǎn)動與溫度無關(guān)，只要人體感應模塊檢測到有人，就會模擬自然風轉(zhuǎn)動風扇，時快時慢，吹著更舒適；人離開后延遲幾秒，風扇停止轉(zhuǎn)動。

（7）本設計有跟隨功能，在一定角度內(nèi)，風扇會跟隨人的走動從而控制舵機跟隨轉(zhuǎn)動。

（8）本設計還有紅外遙控功能，定義了三個按鍵menu（模式切換）、+（加）、-（減），可以實現(xiàn)遠程控制風扇，遙控距離可達7m。

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