智能遙控風(fēng)扇控制板開發(fā)

隨著社會的快速發(fā)展，風(fēng)扇作為一種普通的家用電器，在考慮到其具有價(jià)格便宜、體積小、質(zhì)量輕、便于挪移等優(yōu)點(diǎn)之外，也應(yīng)當(dāng)提高風(fēng)扇的技術(shù)，從而提高其市場的競爭力。常見風(fēng)扇大多采用手動操作調(diào)速或控制開關(guān)，對室內(nèi)溫度無法檢測，僅僅根據(jù)人的實(shí)際操作完成電扇的控制，經(jīng)常會出現(xiàn)當(dāng)室內(nèi)空無一人時(shí)．風(fēng)扇依然開啟的情況，這樣不僅浪費(fèi)資源，也降低了風(fēng)扇的使用壽命。假如風(fēng)扇可以根據(jù)人的存在與否而適時(shí)的運(yùn)行或停止，并能夠檢測室內(nèi)溫度．根據(jù)人為設(shè)定的溫度來調(diào)整風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，將會使風(fēng)扇更貼近、便利我們的生活。將這些情況應(yīng)用于風(fēng)扇的控制系統(tǒng)中．從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的智能化。

一、智能風(fēng)扇整體方案設(shè)計(jì)

針對目前風(fēng)扇的控制系統(tǒng)的缺陷，提出智能風(fēng)扇的設(shè)計(jì)思路。實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)速度控制的細(xì)化和人性化，當(dāng)室溫達(dá)到或超過人為設(shè)定的溫度并且檢測到有人時(shí)，風(fēng)扇會自動開啟，并且根據(jù)室溫的變化來改變風(fēng)速的大??；而當(dāng)室溫低于人為設(shè)定的溫度時(shí)或沒有人存在時(shí)，風(fēng)扇將自動關(guān)閉。

通過對風(fēng)扇的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，提出了智能風(fēng)扇的整體設(shè)計(jì)方法。本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)以下幾個部分的功能：

1)風(fēng)速控制功能：根據(jù)設(shè)置的溫度實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，調(diào)節(jié)風(fēng)扇的風(fēng)速大小，達(dá)到更好的降溫效果。2)遠(yuǎn)程遙控控制功能：通過手機(jī)安卓客戶端和藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的控制風(fēng)扇的調(diào)速以及運(yùn)行和停止等運(yùn)作狀態(tài)。3)實(shí)時(shí)溫度顯示功能：通過傳感器實(shí)現(xiàn)當(dāng)前環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并通過顯示終端顯示當(dāng)前的室內(nèi)溫度及設(shè)定的溫度，方便使用者參照室內(nèi)溫度來設(shè)定風(fēng)扇開啟時(shí)的溫度。

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示，硬件部分由8位單片機(jī)、紅外溫度傳感器及藍(lán)牙裝置組成。通過紅外溫度傳感器檢測人的存在，并將人的信息傳輸?shù)?位單片機(jī)控制風(fēng)扇的啟動或停止，同時(shí)當(dāng)風(fēng)扇啟動時(shí)檢測室內(nèi)當(dāng)前溫度并在顯示屏上進(jìn)行顯示；通過藍(lán)牙模塊連接安卓客戶端，傳輸相應(yīng)信息控制風(fēng)扇，實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的遠(yuǎn)程控制。

二、遙控風(fēng)扇硬件電路設(shè)計(jì)

2.1單片機(jī)控制模塊

智能遙控風(fēng)扇采用8位單片機(jī)作為核心控制器，控制并協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行。設(shè)計(jì)中采用DS1302時(shí)鐘實(shí)時(shí)模塊實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)顯示和定時(shí)功能，通過DS1302提供給8位單片機(jī)準(zhǔn)確的時(shí)間信息，由單片機(jī)控制定時(shí)程序，完成遙控智能風(fēng)扇的定時(shí)系統(tǒng)。DS1302芯片外接電路連接圖如圖2所示。

通過DS1302的X2和X1引腳外接一個晶振電路，用來產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘信號，經(jīng)過分頻得到精確地秒信號，同時(shí)提高穩(wěn)定性和效率，達(dá)到定時(shí)功能。

2.2溫度檢測反饋和顯示模塊

選擇DS18B20溫度傳感器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度的檢測。通過被屏蔽或?qū)Ψ瓷涔馐臋z測，光電傳感器循環(huán)掃描采集人體紅外信息，當(dāng)光電傳感器檢測到人的存在并達(dá)到人為設(shè)定的溫度時(shí)，將外界信息傳輸給8位單片機(jī)，從而由8位單片機(jī)控制開啟風(fēng)扇的指令。當(dāng)檢測不到人的存在并且這個狀態(tài)持續(xù)很長一段時(shí)間時(shí)，風(fēng)扇自動關(guān)閉以節(jié)省能源。

DS18B20和DS1302將溫度信息送人到8位芯片，再經(jīng)過顯示模塊呈現(xiàn)當(dāng)前溫度和設(shè)定的溫度值。

DS18B20通過一條輸人線DQ實(shí)現(xiàn)其與單片機(jī)之間的信息傳遞．串聯(lián)一個1OKQ的電阻。然后將輸入端與單片機(jī)的P13口進(jìn)行連接，完成溫度信息的傳輸。而光電開關(guān)的OUT引腳與單片機(jī)的P32引腳相連。LCD5110的復(fù)位引腳RST與單片機(jī)P14口連接，DIN引腳作為數(shù)據(jù)輸入端與單片機(jī)P17口連接。

2.3電機(jī)控制模塊

電機(jī)的控制是整個控制系統(tǒng)中的一個重要的方面，它實(shí)現(xiàn)了風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的控制。單片機(jī)內(nèi)部自帶PWM模塊，8位芯片從DS18B20獲取溫度信息，根據(jù)不同的設(shè)定溫度，輸出不同的PWM給驅(qū)動模塊L298N。驅(qū)動模塊L298N會有不同的PWM與轉(zhuǎn)速對應(yīng)，L298N根據(jù)相應(yīng)的PWM使輸出端電壓發(fā)生改變，驅(qū)動風(fēng)扇的輸入電壓發(fā)生改變，將其傳輸給風(fēng)扇就可以控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，達(dá)到自己設(shè)定的溫度值，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速幾乎接近于無極變速。

驅(qū)動模塊L298N的OUT1和OUT2分別作為風(fēng)扇的數(shù)據(jù)輸入端和輸出端，IN+和IN一這兩個引腳分別于電源和地線連接，而EN端與單片機(jī)的P13口連接，通過接收單片機(jī)輸出的PWM信號，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和停轉(zhuǎn)。

2.4藍(lán)牙技術(shù)控制模塊

在設(shè)計(jì)中植入了藍(lán)牙模塊，為此設(shè)計(jì)專門的安卓客戶端，使人們可以遠(yuǎn)程對風(fēng)扇進(jìn)行遙控。要實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙模塊和單片機(jī)的通訊，藍(lán)牙模塊與單片機(jī)直接連接，并且與手機(jī)客戶端相互作用。將藍(lán)牙模塊中的TXD端與單片機(jī)中的RXD端連接，而藍(lán)牙模塊中的RXD端則與單片機(jī)中的TXD端連接，通過雙向通信的藍(lán)牙模塊作用給芯片和手機(jī)，通過藍(lán)牙傳輸給單片機(jī)采集到的數(shù)據(jù)，并且接收藍(lán)牙手機(jī)的反饋。藍(lán)牙模塊由硬件和軟件同時(shí)作用，可以通過手機(jī)控制風(fēng)扇的運(yùn)行，不僅可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇工作的定時(shí)，還可以設(shè)定溫度控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。

三、智能風(fēng)扇的軟件程序設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)對風(fēng)扇的智能化控制要求，系統(tǒng)主程序通過模塊初始化程序、紅外光電顯示程序、藍(lán)牙控制程序、溫度檢測程序和LCD顯示程序等功能實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的主程序流程圖如圖3所示。

對DS18B20進(jìn)行數(shù)據(jù)的初始化后，開始測量溫度并且設(shè)置相應(yīng)參數(shù)。內(nèi)部溫度處理系統(tǒng)調(diào)用相應(yīng)的控制程序進(jìn)行內(nèi)部判斷，輸出數(shù)據(jù)并通過LCD顯示。單片機(jī)STC15F2K61$2通過調(diào)用相應(yīng)的驅(qū)動程序來控制DS1302．程序要完成對DS1302寄存器的地址進(jìn)行定義及寫入控制字。以及對DS1302寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。DS1302的初始化使SCLK為低電平。當(dāng)設(shè)置為高電平時(shí)。數(shù)據(jù)傳輸開始。I/O線上的數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿中被送入DS1302。

主機(jī)控制接口協(xié)議是主機(jī)的HCI驅(qū)動和控制主機(jī)位于藍(lán)牙通信模塊的固件之間的接口，其包括在藍(lán)牙協(xié)議棧中，用在藍(lán)牙通訊模塊當(dāng)中的硬件部分。RTS/CTS的作用是為了防止臨時(shí)的UART緩沖區(qū)的溢出。

四、智能遙控風(fēng)扇系統(tǒng)調(diào)試

根據(jù)系統(tǒng)電路原理圖進(jìn)行手動焊接電路。并將程序進(jìn)行植入到系統(tǒng)。接通電源，啟動風(fēng)扇開關(guān)，調(diào)節(jié)風(fēng)扇的運(yùn)行模式，使其工作在一般模式即普通風(fēng)扇的手動調(diào)速的模式，通過調(diào)節(jié)風(fēng)扇的檔位，改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動速度。啟動第二種運(yùn)行模式即智能模式，通過藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。使風(fēng)扇運(yùn)行在智能模式，顯示屏顯示出當(dāng)前室溫為25℃，設(shè)置比室溫低的溫度，傳感器檢測到人在，風(fēng)扇開啟；如果室溫低于設(shè)定的溫度，風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動，起到了很好的溫度控制作用。

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