基于单片机的多功能自动调温风扇系统设计

摘要

随着电子技术和芯片制造技术的发展，电子处理器具备了高速率、微体积、微功耗等特点，因而结合各种先进传感器，将电子处理器嵌入家用电器中，赋予家用电器“大脑”，使其能够根据环境的改变在不需要人为干预的情况下，自主做出相应调整，从而显著提高用户居住舒适度、便利性和安全性的新兴技术——“智能家居”便应运而生。
　　本论文着眼于智能家居给日常生活带来的便利性和智能性，对我们平时所使用的电风扇进行了重新设计，将89C52单片机作为主控制器，采用DS18B20温度传感器测量周围环境温度，重点对模糊控制与PID控制相结合的模糊PID调速技术进行了研究，并应用到该系统中，实现了电风扇可以通过环境温度的变化，自动高精度调节风扇转速，也可根据用户设定的温度调节转速的功能。同时，本设计添加了1602液晶显示模块、HC-SR501红外热释电传感器、ISD4004语音模块、DS1302实时时钟芯片以及PT2262/PT2272无线遥控模块等，实现了当风扇前100°范围内有人时可自动启动，语音提醒当前风扇运转状态，并可实时显示当前温度和时间，以及用户可以通过无线遥控远距离控制风扇，通过ISD语音模块录制音频留言等多种功能。
　　经测试验证，本论文所设计的基于单片机的多功能自动调温风扇系统可以根据周围环境温度在25℃～36℃范围内由模糊PID调速算法自主高精度调节风扇转速，语音提示风扇运行状态，实时显示当前温度和时间，并可在50m范围内远距离遥控电风扇，同时可对用户进行录音留言等。该系统运转正常，具有噪音低、体积小、智能化、多功能等特点，是智能家居技术在家用电风扇改进方面的成功应用与实践。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究的背景和意义

1．2 研究现状

1．2．1 智能直流无刷风扇系统

1．2．2 基于USB电源的智能风扇控制技术

1．2．3 iShine智能小风扇

1．3 论文的主要内容和结构安排

1．4 本章小结

2 总体方案设计

2．1 系统主要功能

2．2 系统各功能模块介绍

2．2．1 12电源模块

2．2．2 5V电源降压模块

2．2．3 单片机主控制器

2．2．4 温度采集模块

2．2．5 直流风扇

2．2．6 MOSFET驱动

2．2．7 实时时钟模块

2．2．8 矩阵键盘模块

2．2．9 红外传感器模块

2．2．10 液晶显示模块

2．2．11 LED指示灯模块

2．2．12 语音模块

2．2．13 无线遥控模块(接收器、发射器)

2．3 本章小结

3 模糊PID控制算法仿真

3．1 PID控制原理

3．2 模糊控制原理

3．3 模糊PID控制器设计

3．4 模糊PID软件仿真

3．4．1 软件仿真总体设计

3．4．2 直流电机部分

3．4．3 可控电压源部分

3．4．4 PWM输出子系统

3．4．5 示波器显示

3．5 本章小结

4 硬件电路设计

4．1 硬件电路总体设计

4．2 各模块硬件电路设计

4．2．1 12V电源接口电路

4．2．2 LM7805电源降压电路

4．2．3 89C52单片机最小系统电路

4．2．4 DS1302时钟电路

4．2．5 OS18820温度传感器电路

4．2．6 矩阵键盘电路

4．2．7 HC-SR501红外热释电传感器电路

4．2．8 1602液晶显示电路

4．2．9 指示灯显示电路

4．2．10 ISD4004语音模块电路

4．2．11 MOSFET管和电机接口电路

4．2．12 PT2262无线发射模块电路

4．2．13 PT2272-M4无线接收模块

4．3 本章小结

5 软件程序设计

5．1 软件程序整体设计

5．2 各软件程序子流程介绍

5．2．1 红外传感器中断程序

5．2．2 DS18820温度采集程序

5．2．3 定时／计数器电机测速程序

5．2．4 PID控制程序

5．2．5 DS1302时钟程序

5．2．6 1602液晶显示程序

5．2．7 矩阵键盘检测程序

5．2．8 无线接收处理程序

5．2．9 LED灯指示程序

5．2．10 语音录放程序

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 系统总结

6．2 未来展望

6．3 本章小结

参考文献

附录

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢