基于多傳感器的智能溫控風(fēng)扇調速控制器設計

　　摘要：文中設計了一個(gè)基于多傳感器的自動(dòng)識別溫控調速風(fēng)扇控制器，解決風(fēng)扇因晝夜不同、溫度不同時(shí)的自動(dòng)控制問(wèn)題。文中從系統總體設計、溫控調速的硬件設計、智能溫控的軟件設計等方面闡述了基于多傳感器的單片機智能控制風(fēng)扇系統。經(jīng)實(shí)驗運行證明，所實(shí)現的多模式智能風(fēng)扇控制器設計合理、節能環(huán)保，有較好的應用前景。

　　1 智能溫控風(fēng)扇系統的總體設計

　　智能溫控風(fēng)扇系統采用如圖1所示的結構，該系統綜合應用了人體紅外檢測模塊、STC12C5A60S2處理芯片、光敏傳感器模塊、空氣溫度檢測模塊、LCD1602液晶顯示模塊和風(fēng)扇轉速調整模塊六個(gè)基本功能模塊。下面介紹幾個(gè)主要模塊的設計^[1-3]。

　　1.1 人體紅外檢測模塊設計

　　本設計的一個(gè)重點(diǎn)是自動(dòng)感應是否有人在風(fēng)扇附近，進(jìn)而決定采用何種工作狀態(tài)，因此人體感應是系統核心設計環(huán)節，對整個(gè)系統影響很大。本文采用了HC-SR501模塊，它可以快速準確的檢測到人體正常溫度釋放的紅外線(xiàn)，并且反應比較快，有較好的可靠度，在控制系統中應用比較廣泛。當有人體進(jìn)入其感應范圍(前方7m以?xún)龋?20°椎角空間)后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間(0.3秒到18秒)的延時(shí)，它就會(huì )輸出一個(gè)高電平^[4]，并將一直保持這個(gè)狀態(tài)，當檢測范圍內沒(méi)有人體時(shí)，它的輸出變?yōu)榈碗娖?。這樣它會(huì )給繼電器控制提供控制信號，并進(jìn)啟動(dòng)或判斷處理芯片的電源。

　　1.2 溫度檢測模塊設計

　　當智能溫控風(fēng)扇系統的系統檢測到有人靠近以后還要判斷當前環(huán)境溫度，以確定工作狀態(tài)，因此還需要檢測環(huán)境溫度。在這里采用了常用的DSl8B20傳感器來(lái)檢測環(huán)境溫度。該傳感器工作性能比較好，采用單總線(xiàn)傳輸數據，可以節省接口，反應比較快捷，工作范圍廣泛，溫度轉換僅需要750ms，完全能夠滿(mǎn)足系統需求，并且價(jià)格比較便宜。它的工作原理如圖2所示^[5-6]。圖2中所示的斜率累加器可以用來(lái)修正并補償測溫過(guò)程中的非線(xiàn)性，它的輸出數據可以用于對計數器1的預置值進(jìn)行修正。

　　1.3 風(fēng)扇調速模塊設計

　　智能溫控風(fēng)扇系統的風(fēng)扇調速利用了STC12C5A60S2這款單片機處理芯片的PCA模塊，對單片機進(jìn)行軟件程序編程，控制PCA模塊工作狀態(tài)，使其在8位PWM模式下工作^[7]。通過(guò)改變PWM脈沖的占空比，可以調節控制電機轉速。由單片機P1.3作為PWM脈沖輸出端口，輸入到L298N的其中一個(gè)輸入端口ENA。電機的轉動(dòng)可以給系統帶來(lái)相關(guān)干擾，在設計中在其兩端加合適的電容，這樣可以把干擾雜波有效地過(guò)濾掉。

　　為了去除電機接轉動(dòng)給系統程序帶來(lái)的干擾，在電機的兩端接上電容濾去雜波。