基于多傳感器的智能溫控風(fēng)扇調(diào)速控制器設(shè)計(jì)

　　摘要：文中設(shè)計(jì)了一個基于多傳感器的自動識別溫控調(diào)速風(fēng)扇控制器，解決風(fēng)扇因晝夜不同、溫度不同時的自動控制問題。文中從系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、溫控調(diào)速的硬件設(shè)計(jì)、智能溫控的軟件設(shè)計(jì)等方面闡述了基于多傳感器的單片機(jī)智能控制風(fēng)扇系統(tǒng)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行證明，所實(shí)現(xiàn)的多模式智能風(fēng)扇控制器設(shè)計(jì)合理、節(jié)能環(huán)保，有較好的應(yīng)用前景。

　　1 智能溫控風(fēng)扇系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

　　智能溫控風(fēng)扇系統(tǒng)采用如圖1所示的結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)綜合應(yīng)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(zhuǎn)速調(diào)整模塊六個基本功能模塊。下面介紹幾個主要模塊的設(shè)計(jì)^[1-3]。

　　1.1 人體紅外檢測模塊設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)的一個重點(diǎn)是自動感應(yīng)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(yīng)是系統(tǒng)核心設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，對整個系統(tǒng)影響很大。本文采用了HC-SR501模塊，它可以快速準(zhǔn)確的檢測到人體正常溫度釋放的紅外線，并且反應(yīng)比較快，有較好的可靠度，在控制系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛。當(dāng)有人體進(jìn)入其感應(yīng)范圍(前方7m以內(nèi)，120°椎角空間)后，經(jīng)過一段時間(0.3秒到18秒)的延時，它就會輸出一個高電平^[4]，并將一直保持這個狀態(tài)，當(dāng)檢測范圍內(nèi)沒有人體時，它的輸出變?yōu)榈碗娖?。這樣它會給繼電器控制提供控制信號，并進(jìn)啟動或判斷處理芯片的電源。

　　1.2 溫度檢測模塊設(shè)計(jì)

　　當(dāng)智能溫控風(fēng)扇系統(tǒng)的系統(tǒng)檢測到有人靠近以后還要判斷當(dāng)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傳感器來檢測環(huán)境溫度。該傳感器工作性能比較好，采用單總線傳輸數(shù)據(jù)，可以節(jié)省接口，反應(yīng)比較快捷，工作范圍廣泛，溫度轉(zhuǎn)換僅需要750ms，完全能夠滿足系統(tǒng)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修正并補(bǔ)償測溫過程中的非線性，它的輸出數(shù)據(jù)可以用于對計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值進(jìn)行修正。

　　1.3 風(fēng)扇調(diào)速模塊設(shè)計(jì)

　　智能溫控風(fēng)扇系統(tǒng)的風(fēng)扇調(diào)速利用了STC12C5A60S2這款單片機(jī)處理芯片的PCA模塊，對單片機(jī)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]。通過改變PWM脈沖的占空比，可以調(diào)節(jié)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。由單片機(jī)P1.3作為PWM脈沖輸出端口，輸入到L298N的其中一個輸入端口ENA。電機(jī)的轉(zhuǎn)動可以給系統(tǒng)帶來相關(guān)干擾，在設(shè)計(jì)中在其兩端加合適的電容，這樣可以把干擾雜波有效地過濾掉。

　　為了去除電機(jī)接轉(zhuǎn)動給系統(tǒng)程序帶來的干擾，在電機(jī)的兩端接上電容濾去雜波。