1. 研究目的与意义
电风扇在中国依然有庞大的需求市场，但市面上的传统风扇存在几个缺点：需要手动调节风速以及定时时间，功能单一，使用较为不便。室温每天会不断变化，但在使用者不方便移动或者睡着的情况下，风速不能随着环境温度的变化而自行调节。随着科技的发展和人们生活水平的提高，家用电器产品趋向于自动化、智能化、环保化和人性化，使得由微机控制的智能电风扇得以出现。
本课题基于上述考虑，要求选用合适的主控芯片和传感器，设计一个基于单片机的智能温控风扇控制系统，有手动控制和智能控制两种工作模式，除了传统的手动控制风扇功能外，智能控制模式下可根据环境温度自动调节风扇转速，并实现人来风来、人走风停的功能，达到节约电能的目的。本系统结构简单、使用方便、性能优良，具有一定的实用性。2. 课题关键问题和重难点
本课题研究的是基于stm32的智能风扇。当有人时，利用温度传感器采集环境温度，并通过0.96寸oled屏幕显示检测到的环境温度，检测到的环境温度与系统设定温度比较，实现电风扇的自动启动和停止，人离开时风扇停止。也可以使用红外遥控器对风扇和加湿器进行控制。
1.采集环境温度，显示检测到的环境温度；
2.手动模式下实现对风扇的开关和档位控制；
3. 国内外研究现状（文献综述）
| 随着智能手机技术的进步和在市场上或在线销售的智能家居电器的存在，它可以为房主提供自动化房屋或通过遥控器控制的便利。但智能家居电器中使用的一些技术在经济上相当昂贵[1]。传统电风扇在人们在熟睡时，不但浪费资源，还很容易使人感冒生病；传统电风扇机械的定时方式往往会伴随着机械运动的声音，尤其是在夜间影响人们的睡眠质量，而且定时范围也有限，并不能满足人们的诸多需求。鉴于这些缺点，我们需要设计一款智能的电风扇来解决这些问题。而且智能温控风扇控制系统在工业生产、日常生活中都有广泛的应用，如在工业生产中的大型机械设备的散热系统，或笔记本电脑上的智能CPU风扇等。基于单片机的温控风扇都能够根据环境温度的高低自动停止或启动，并根据温度的变化实现转速的自动调节，在现实生活中具有非常广泛的用途，因此它的设计具有一定的价值意义[2]。 温控智能电风扇的设计虽然具有了一定的基础，但是还尚未完全成熟，仍然具有巨大的提升空间。可以通过红外传感器，温度传感器检测温度和环境变化，实现自动控制[3]。本设计采用stm32单片机对风扇进行控制，首先它使用用途非常广泛的arm内核，集成了非常丰富的接口，通信模块以及其他功能模块。开发工具，比较齐全，开发资料也比较丰富。 DS18B20温度传感器是关键器件，DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，是一种直接数字式高精度温度传感器[4]。它的内部含有两个温度系数不同的温敏振荡器，其中低温度系数振荡器相当于标尺，高温度系数振荡器相当于测温元件，通过不断比较两个温敏振荡器的振荡周期得到两个温敏振荡器在测量温度下的振荡频率比值，根据频率比值和温度的对应曲线得到相应的温度值[5]。这种方式避免了测温过程中的A/D转换，提高了温度测量的精度。DS18B20的性能特点如下：独特的单线接口，仅需要一个端口引脚进行通信；多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点的组网功能；无需外部器件；可通过数据线供电，电压范围为3.0-5.5V；零待机功耗；能直接读出被测温度。 SSD1306是一款带控制器的用于OLED点阵图形显示系统的单片CMOS OLED/PLED驱动器。它由128个SEG（列输出）和64个COM（行输出）组成。该芯片专为共阴极OLED面板设计[7]。SSD1306内置对比度控制器、显示RAM（GDDRAM）和振荡器，减少了外部元件的数量和功耗。该芯片有256级亮度控制[8]。数据或命令由通用微控制器通过硬件选择的6800/8000系通用并行接口、I2C接口或串行外围接口发送。该芯片适用于许多小型便携式应用，比如副显示屏、MP3播放器和计算器等[9]。 红外遥控器的红外接收头内置接收管将红外发射管发射出来的光信号转换为微弱的电信号，此信号经由IC内部放大器进行放大，然后通过自动增益控制、带通滤波、解调变、波形整形后还原为遥控器发射出的原始编码，经由接收头的信号输出脚输入到电器上的编码识别电路[10]。 参考文献 [1]M.S. Gitakarma and T. K. Priyambodo.A Real-Time Smart Home System using AndroidBluetooth Control Device Module[C]. 2019 International Symposium on Electronicsand Smart Devices (ISESD), Badung, Indonesia, 2019, 1-7. [2]岳灵芝,石贤聪,吴玲玲,等.一种智能家居控制系统设计[J].工程技术研究,2021,3(10):58-60. [3]郭新成.单片机下的智能遥控风扇控制探析[J].现代交际,2017,(11):189. [4]赵苗慧,杨兵,张仪.基于单片机的感应式温控风扇设计[J].无线互联科技,2021,18(08):40-41. [5]周润景.单片机技术及应用[M].电子工业出版社,2020. [6]沈红卫.STM32单片机应用与全案例实践[M].电子工业出版社,2017. [7]V.D. Vaidya, P. Vishwakarma.A Comparative Analysis on Smart Home System toControl, Monitor and Secure Home, based on technologies like GSM, IOT,Bluetooth and PIC Microcontroller with ZigBee Modulation[C].2018 InternationalConference on Smart City and Emerging Technology (ICSCET), Mumbai,India,2018,1-4. [8]孙景伟,丁学用.智能风扇调速系统研究[J].无线互联科技,2021,18(12):55-56. [9]王艳.多功能智能风扇的设计与实现[J].电子制作,2021,(09):20-22. [10]彭欢欢,张琛松,陈雪,赵龙龙,杨佳源,聂志刚.基于单片机智能风扇的设计[J].软件,2020,41(01):66-69.
|
4. 研究方案
本设计选用stm32系列单片机作为主控芯片，连接电源，通过ds18b20来采集温度信号，由oled显示模块显示采集的温度数据，能够进行不同模式的转换，通过继电器模块来控制电机的开关，自动模式下用人体红外传感器检测是否有人存在，手动模式下控制电风扇的开关和档位变化，由电机驱动模块控制电机转速，两端施加电压，电机就会旋转。总体结构框图如图1所示。
主控机的选择：
5. 工作计划
第 1 周（2.20-2.24）接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；翻译相关英文资料
第 2 周（2.27-3.03）阅读相关资料，理解有关内容；写出开题报告一份；
第 3 周（3.06-3.10）进行电路元器件选择、参数计算等，进行软件结构和流程图设计；
课题毕业论文、文献综述、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
