基于多传感器的智能温控风扇调速控制器设计

　　摘要：文中设计了一个基于多传感器的自动识别温控调速风扇控制器，解决风扇因昼夜不同、温度不同时的自动控制问题。文中从系统总体设计、温控调速的硬件设计、智能温控的软件设计等方面阐述了基于多传感器的单片机智能控制风扇系统。经实验运行证明，所实现的多模式智能风扇控制器设计合理、节能环保，有较好的应用前景。

　　1 智能温控风扇系统的总体设计

　　智能温控风扇系统采用如图1所示的结构，该系统综合应用了人体红外检测模块、STC12C5A60S2处理芯片、光敏传感器模块、空气温度检测模块、LCD1602液晶显示模块和风扇转速调整模块六个基本功能模块。下面介绍几个主要模块的设计^[1-3]。

　　1.1 人体红外检测模块设计

　　本设计的一个重点是自动感应是否有人在风扇附近，进而决定采用何种工作状态，因此人体感应是系统核心设计环节，对整个系统影响很大。本文采用了HC-SR501模块，它可以快速准确的检测到人体正常温度释放的红外线，并且反应比较快，有较好的可靠度，在控制系统中应用比较广泛。当有人体进入其感应范围(前方7m以内，120°椎角空间)后，经过一段时间(0.3秒到18秒)的延时，它就会输出一个高电平^[4]，并将一直保持这个状态，当检测范围内没有人体时，它的输出变为低电平。这样它会给继电器控制提供控制信号，并进启动或判断处理芯片的电源。

　　1.2 温度检测模块设计

　　当智能温控风扇系统的系统检测到有人靠近以后还要判断当前环境温度，以确定工作状态，因此还需要检测环境温度。在这里采用了常用的DSl8B20传感器来检测环境温度。该传感器工作性能比较好，采用单总线传输数据，可以节省接口，反应比较快捷，工作范围广泛，温度转换仅需要750ms，完全能够满足系统需求，并且价格比较便宜。它的工作原理如图2所示^[5-6]。图2中所示的斜率累加器可以用来修正并补偿测温过程中的非线性，它的输出数据可以用于对计数器1的预置值进行修正。

　　1.3 风扇调速模块设计

　　智能温控风扇系统的风扇调速利用了STC12C5A60S2这款单片机处理芯片的PCA模块，对单片机进行软件程序编程，控制PCA模块工作状态，使其在8位PWM模式下工作^[7]。通过改变PWM脉冲的占空比，可以调节控制电机转速。由单片机P1.3作为PWM脉冲输出端口，输入到L298N的其中一个输入端口ENA。电机的转动可以给系统带来相关干扰，在设计中在其两端加合适的电容，这样可以把干扰杂波有效地过滤掉。

　　为了去除电机接转动给系统程序带来的干扰，在电机的两端接上电容滤去杂波。