基于多傳感器的智能溫控風扇調(diào)速控制器設計

　　摘要：文中設計了一個基于多傳感器的自動識別溫控調(diào)速風扇控制器，解決風扇因晝夜不同、溫度不同時的自動控制問題。文中從系統(tǒng)總體設計、溫控調(diào)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扇系統(tǒng)。經(jīng)實驗運行證明，所實現(xiàn)的多模式智能風扇控制器設計合理、節(jié)能環(huán)保，有較好的應用前景。

　　1 智能溫控風扇系統(tǒng)的總體設計

　　智能溫控風扇系統(tǒng)采用如圖1所示的結(jié)構，該系統(tǒng)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計^[1-3]。

　　1.1 人體紅外檢測模塊設計

　　本設計的一個重點是自動感應是否有人在風扇附近，進而決定采用何種工作狀態(tài)，因此人體感應是系統(tǒng)核心設計環(huán)節(jié)，對整個系統(tǒng)影響很大。本文采用了HC-SR501模塊，它可以快速準確的檢測到人體正常溫度釋放的紅外線，并且反應比較快，有較好的可靠度，在控制系統(tǒng)中應用比較廣泛。當有人體進入其感應范圍(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)，當檢測范圍內(nèi)沒有人體時，它的輸出變?yōu)榈碗娖健＿@樣它會給繼電器控制提供控制信號，并進啟動或判斷處理芯片的電源。

　　1.2 溫度檢測模塊設計

　　當智能溫控風扇系統(tǒng)的系統(tǒng)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償測溫過程中的非線性，它的輸出數(shù)據(jù)可以用于對計數(shù)器1的預置值進行修正。

　　1.3 風扇調(diào)速模塊設計

　　智能溫控風扇系統(tǒng)的風扇調(diào)速利用了STC12C5A60S2這款單片機處理芯片的PCA模塊，對單片機進行軟件程序編程，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)控制電機轉(zhuǎn)速。由單片機P1.3作為PWM脈沖輸出端口，輸入到L298N的其中一個輸入端口ENA。電機的轉(zhuǎn)動可以給系統(tǒng)帶來相關干擾，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濾掉。

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