自動跟蹤調速風扇

本系統由主控台和工作區兩局部組成。主控台通過TFT液晶觸屏設定阈值溫度等信息後，由單片機STM32經無線收發模塊傳送至工作區。

工作區内由 單片機AT89S52控制DS18b20采集環境溫度，當溫度到達設定阈值時，AT89S52單片機與ATmega16單片機替換信息，ATmega16控制熱釋紅外 傳感器進行人群位置定位，從而通過PWM控制電機和舵機做相應動作。

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一. 引言

當今生活中，風扇已成為人們解暑的重要工具，然而運用風扇緩解夏日酷熱的同時也存在着一些問題。假如，由于風扇的轉動方向隻能機械式的保持在一定範圍内，而不能依據人群的位置做出詳細的調整，即在一片區域内，有人和沒人對于風扇來說是一樣的。此外，傳統風扇隻能依據選擇的檔位來設置轉速，而不能依據周圍環境溫度的變化而自動調節轉速。基于以上兩點設計了自動調速跟蹤風扇系統。

2.系統方案

3.系統硬件設計

（1） 檢測模塊

方案一：采用紅外成像儀它具有被動式的非接觸的檢測與識别，隐蔽性好，不受電磁幹擾，能遠距離精确跟蹤熱宗旨，但老本高、價格昂貴。

方案二：采用熱釋紅外傳感器檢測，它具有傳輸距離遠，可靠性強，能精确的進行人體挪動探測。

綜上考慮采用方案二熱釋紅外傳感器。

（2）環境溫度采集模塊

方案一：采用熱敏電阻，可滿足 40 攝氏度至 90 攝氏度測量範圍，但熱敏電精度、反複性、可靠性較差。

方案二：采用溫度傳感器DS18B20，它具有測量範圍廣，且測量精度高，可采用單片機直接進行溫度的讀取，運用方便。

基于DS18b20的以上優點，系統決定采用方案二來采集溫度。

（3） 電機模塊

方案一：采用舵機同直流電機搭配，舵機具有扭力大容易控制。小型直流減速電機，減速電機控制精度低，且速度均勻性好，控制簡略，電源要求低，易于達到。

方案二：采用步進電機同直流電機搭配，步進電機具有精确度高轉角範圍廣但扭力小控制複雜。小型直流減速電機，減速電機控制精度低，且速度均勻性好，控制簡略，電源要求低，易于達到。

由于隻須要轉動180度的轉角，因此選擇方案一。

（4）數據傳輸模塊

方案一：采用RS232傳輸線傳遞數據，雖然監測方便編程容易但數據傳輸線要求太長且妨礙機車的正常運行。

方案二：采用NRF24l01無線收發芯片進行數據傳輸，NRF24L01無線收發芯片具有功耗低、控制簡略、可自動處理字頭和crc校驗的優點，不僅利于單片機間的數據通信而且體積小不會妨礙機車的運行。

由于本設計要求能對機車進行遠程監測及數據無線傳輸，因此采用第二種方案。

（5）顯示模塊

方案一：采用12864液晶顯示，此液晶顯示信息容量小，界面友好型差，且不能很好的顯示圖像信息。

方案二：采用彩屏顯示，此液晶顯示信息容量大，且界面友好，能夠進行圖像信息的顯示及觸摸屏設置。

綜上考慮選擇方案二進行顯示

（6）最終方案

經過仔細的分析和論證，系統各模塊的最終方案如下：

微控制器模塊：采用STM32F103VET6單片機控制主控台，采用AT89S52和ATmega16單片機控制工作區。

檢測模塊：采用熱釋紅外傳感器。

環境溫度采集模塊：采用DS18B20溫度傳感器。

電機模塊：采用舵機與直流電機搭配。

數據傳輸模塊：采用NRF24L01無線收發模塊。

顯示模塊：采用彩屏液晶顯示。

四.系統軟件設計

（1）參數設置程序設計

主控台能夠通過觸摸彩屏對工作區阈值溫度、溫度和轉速的對應關系以及電量的價格等信息進行設置。其設置流程圖如圖8所示。

（2） 射頻電路程序設計

利用射頻模塊達到主控台與工作區的信息轉換。主控台設置啟動溫度、溫度與轉速轉換對應關系等信息，通過NRF24L01射頻模塊傳到工作區。工作區将采集到的環境溫度通過射頻模塊回傳給主控台，當到達啟動溫度時，整個系統初始運行。

信号無線傳輸的工作流程如圖9、圖10所示：

（3）驅動電路程序設計

驅動電路主要包含電機驅動和舵機驅動兩局部。依據人群位置的信息，計算變更舵機的轉角；依據環境溫度的高低，調節風扇電機的轉速。其程序流程圖如圖

11所示：

（4）系統功能模拟

系統模拟圖如圖12所示，自動調速跟蹤風扇系統由主控台和工作區兩局部組成（現實中應用時可設置多個控制台與工作區）。

主控台如圖13所示，主要由STM32單片機系統、TFT觸摸屏與NRF24L01無線射頻傳輸模塊組成。當系統初始工作後，能夠通過觸摸屏設置阈值溫度、轉速調節溫度、電量價格等信息，而且能夠實時查看風扇的工作狀态、風扇轉速等級以及當前耗費的總電量和總費用。NRF24L01無線射頻傳輸模塊達到與工作區信息的替換。

工作區電路如圖14組成，主要包含ATmega16與AT89S52單片機、電機、舵機、風扇、DS18B20溫度傳感器、熱釋紅外傳感器以及NRF24L01無線射頻傳輸模塊。DS18B20将檢測的環境溫度傳送給AT89S52單片機，AT89S52判斷當前溫度，到達阈值溫度時，風扇初始轉動。進入工作狀态後，扇形的熱釋紅外傳感器系統檢測人群位置，ATmega16控制舵機的轉角，使風扇隻在人群區域内轉動。此時DS18B20繼續采集環境溫度，AT89S52将此溫度值與轉速調節溫度進行比照，ATmega16則相應的調節直流電機的轉速，使其愈加的人性化。NRF24L01無線射頻傳輸模塊則達到與控制台信息的替換。

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