基于51单片机的智能温控电扇设计

林伟++张浩++陈杰++周庆华

摘要：风扇是人们日常生活中必不可缺的工具，尤其是在夏天，作为一种使用频率很高的电器，备受人们喜爱。本文将以AT89S51为主控芯片，辅以DS18B20温度传感器，结合红外探测装置，来实现一种智能温控电扇的设计。此风扇通过液晶显示器来显示温度和风速，配备2个温度设定按键，由DS18B20读取外界温度，红外探头探测是否有人，通过设定的温度配合程序来调节风速，最后通过L298N来驱动电机。经过调试，风扇可以按照温度智能变速，无人自动关闭，实现了智能温控的目标。

关键词：MCS-C51 DS18B20 红外探头 液晶显示器1602 L298N

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）06-0009-01

电扇是人们日常生活中常用的降温工具，从开始的吊扇到现在的USB风扇，无处不见电扇的踪迹。虽然如今空调已经走进千家万户，但是电扇的低位还是无可取代，作为一种节能环保，并且廉价简单的降温工具，电扇还在很多人家发挥着自己独特的作用。顺应时代潮流，各种多功能的风扇逐渐在取代传统风扇。单片机作为一种智能化程度高，控制精度高，操作简单，廉价易得，抗干扰能力强等特点，越来越多的应用于智能化产品之中。

基于对人性化与智能化相结合的考虑，同时基于对价格的考虑，本设计决定制作一个基于51单片机的智能温控风扇，该风扇具有随温度自动调节风速的功能，并且在无人时可以自动关闭，而且可以根据每个人的不同情况来设定基准温度，从而实现了人性化与智能化的双重目标。

1 硬件设计

1.1 温度传感器

本设计采用单总线数字温度计DS18B20。作为一款优秀的数字集成温度传感器，DS18B20可以直接检测并输出数字信号给单片机进行处理。

1.2 红外探测

红外探测采用对射式光电开关。对射式光电开关是一款有红外线发射管跟红外线接收管配对使用的光电开关。对射式光电开关在电路中起到了通过光来传播电路，当有物体阻挡着红外线发射管跟接受管时，电路会停止工作。使用这个特性，我们就能判断是否有人，外界干扰就没有了。

1.3 电机控制

采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。采用一个L298N，可 以同时驱动两个电机。使用PWM方式的调速电路搭接简单、驱动电 流大、可靠性高。

L298N芯片内部包含4通道逻辑驱动电路，是一种二相和四相 的专用驱动器，内含2个H桥的高电压大电流双全桥驱动器，接收标 准TTL逻辑电平信号，符合两轮驱动和单片机控制。它可驱动46V， 2A以下的电机，满足小车马达的驱动要求。

1.4 显示模块

1602液晶显示屏显示字符清晰，自带背光，还能显示符号，并且不会不断闪烁，显示性能一流，并且考虑到此设计不只是要显示温度，还要显示电机和红外的状态，所以从设计完善的角度来考虑，1602显示器最合适。

1.5 电源

智能电风扇采用的电源是直流5V电源，其由产品上的4节5号 1.5V电池通过7805转换电压成5V直流电压提供。

2 软件设计

2.1 温度读取程序

DS18B20温度读取程序负责把DS18B20测得的外界数据经过AD转化为数字，然后将数据存入寄存器中，供温度处理程序进行下一步操作。如图1所示：

2.2 温度比较处理子程序

温控风扇设定5个档位，根据温度的变化来变化风扇的转速。输出的型式采用高地电平的交替变换，档位越高，输出高电平的次数越多，相应的输出低点平的次数变少，反之，档位越低，输出的高电平次数越少，相应的输出的高电平的次数变多。低于设定温度时，风扇不转，大于最大挡位时满负荷运转。

流程如图2所示：

2.3 电机控制程序（包含红外探测）

首先进行红外检测判断，若没有人，电机不转，若有人，承接上函数设定的档位，模拟PWM波输出，一次输出5个电平，1档就输出一个高电平，四个低电平，2档输出两个高电平，三个低电平，依次类推。如图3所示：

3 设计思想

利用温度传感器DS18B20来检测环境温度，并直接输出数字温度给51单片机进行处理，并将实时温度、设置温度、风速显示在液晶1602上。设置温度辅以2个可调按键，一个提高设置温度，一个降低设置温度，设置温度只能是整数型式，检测到的环境温度可以精确到小数点后一位。本系统还配备一个红外探头，探测出风范围内是否有人，若无人则自动关闭风扇。同时采用单片机模拟PWM脉宽调制方式来改变直流电扇电机的转速。

4 结语

该设计可以实现5当的不同风扇转速，同时可以实现红外线智能开关，并可以显示当前温度和转速的档位。以上功能都可以准确稳定的实现。图4为实物图。

摘要：风扇是人们日常生活中必不可缺的工具，尤其是在夏天，作为一种使用频率很高的电器，备受人们喜爱。本文将以AT89S51为主控芯片，辅以DS18B20温度传感器，结合红外探测装置，来实现一种智能温控电扇的设计。此风扇通过液晶显示器来显示温度和风速，配备2个温度设定按键，由DS18B20读取外界温度，红外探头探测是否有人，通过设定的温度配合程序来调节风速，最后通过L298N来驱动电机。经过调试，风扇可以按照温度智能变速，无人自动关闭，实现了智能温控的目标。

关键词：MCS-C51 DS18B20 红外探头 液晶显示器1602 L298N

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）06-0009-01

电扇是人们日常生活中常用的降温工具，从开始的吊扇到现在的USB风扇，无处不见电扇的踪迹。虽然如今空调已经走进千家万户，但是电扇的低位还是无可取代，作为一种节能环保，并且廉价简单的降温工具，电扇还在很多人家发挥着自己独特的作用。顺应时代潮流，各种多功能的风扇逐渐在取代传统风扇。单片机作为一种智能化程度高，控制精度高，操作简单，廉价易得，抗干扰能力强等特点，越来越多的应用于智能化产品之中。

基于对人性化与智能化相结合的考虑，同时基于对价格的考虑，本设计决定制作一个基于51单片机的智能温控风扇，该风扇具有随温度自动调节风速的功能，并且在无人时可以自动关闭，而且可以根据每个人的不同情况来设定基准温度，从而实现了人性化与智能化的双重目标。

1 硬件设计

1.1 温度传感器

本设计采用单总线数字温度计DS18B20。作为一款优秀的数字集成温度传感器，DS18B20可以直接检测并输出数字信号给单片机进行处理。

1.2 红外探测

红外探测采用对射式光电开关。对射式光电开关是一款有红外线发射管跟红外线接收管配对使用的光电开关。对射式光电开关在电路中起到了通过光来传播电路，当有物体阻挡着红外线发射管跟接受管时，电路会停止工作。使用这个特性，我们就能判断是否有人，外界干扰就没有了。

1.3 电机控制

采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。采用一个L298N，可 以同时驱动两个电机。使用PWM方式的调速电路搭接简单、驱动电 流大、可靠性高。

L298N芯片内部包含4通道逻辑驱动电路，是一种二相和四相 的专用驱动器，内含2个H桥的高电压大电流双全桥驱动器，接收标 准TTL逻辑电平信号，符合两轮驱动和单片机控制。它可驱动46V， 2A以下的电机，满足小车马达的驱动要求。

1.4 显示模块

1602液晶显示屏显示字符清晰，自带背光，还能显示符号，并且不会不断闪烁，显示性能一流，并且考虑到此设计不只是要显示温度，还要显示电机和红外的状态，所以从设计完善的角度来考虑，1602显示器最合适。

1.5 电源

智能电风扇采用的电源是直流5V电源，其由产品上的4节5号 1.5V电池通过7805转换电压成5V直流电压提供。

2 软件设计

2.1 温度读取程序

DS18B20温度读取程序负责把DS18B20测得的外界数据经过AD转化为数字，然后将数据存入寄存器中，供温度处理程序进行下一步操作。如图1所示：

2.2 温度比较处理子程序

温控风扇设定5个档位，根据温度的变化来变化风扇的转速。输出的型式采用高地电平的交替变换，档位越高，输出高电平的次数越多，相应的输出低点平的次数变少，反之，档位越低，输出的高电平次数越少，相应的输出的高电平的次数变多。低于设定温度时，风扇不转，大于最大挡位时满负荷运转。

流程如图2所示：

2.3 电机控制程序（包含红外探测）

首先进行红外检测判断，若没有人，电机不转，若有人，承接上函数设定的档位，模拟PWM波输出，一次输出5个电平，1档就输出一个高电平，四个低电平，2档输出两个高电平，三个低电平，依次类推。如图3所示：

3 设计思想

利用温度传感器DS18B20来检测环境温度，并直接输出数字温度给51单片机进行处理，并将实时温度、设置温度、风速显示在液晶1602上。设置温度辅以2个可调按键，一个提高设置温度，一个降低设置温度，设置温度只能是整数型式，检测到的环境温度可以精确到小数点后一位。本系统还配备一个红外探头，探测出风范围内是否有人，若无人则自动关闭风扇。同时采用单片机模拟PWM脉宽调制方式来改变直流电扇电机的转速。

4 结语

该设计可以实现5当的不同风扇转速，同时可以实现红外线智能开关，并可以显示当前温度和转速的档位。以上功能都可以准确稳定的实现。图4为实物图。

摘要：风扇是人们日常生活中必不可缺的工具，尤其是在夏天，作为一种使用频率很高的电器，备受人们喜爱。本文将以AT89S51为主控芯片，辅以DS18B20温度传感器，结合红外探测装置，来实现一种智能温控电扇的设计。此风扇通过液晶显示器来显示温度和风速，配备2个温度设定按键，由DS18B20读取外界温度，红外探头探测是否有人，通过设定的温度配合程序来调节风速，最后通过L298N来驱动电机。经过调试，风扇可以按照温度智能变速，无人自动关闭，实现了智能温控的目标。

关键词：MCS-C51 DS18B20 红外探头 液晶显示器1602 L298N

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）06-0009-01

电扇是人们日常生活中常用的降温工具，从开始的吊扇到现在的USB风扇，无处不见电扇的踪迹。虽然如今空调已经走进千家万户，但是电扇的低位还是无可取代，作为一种节能环保，并且廉价简单的降温工具，电扇还在很多人家发挥着自己独特的作用。顺应时代潮流，各种多功能的风扇逐渐在取代传统风扇。单片机作为一种智能化程度高，控制精度高，操作简单，廉价易得，抗干扰能力强等特点，越来越多的应用于智能化产品之中。

基于对人性化与智能化相结合的考虑，同时基于对价格的考虑，本设计决定制作一个基于51单片机的智能温控风扇，该风扇具有随温度自动调节风速的功能，并且在无人时可以自动关闭，而且可以根据每个人的不同情况来设定基准温度，从而实现了人性化与智能化的双重目标。

1 硬件设计

1.1 温度传感器

本设计采用单总线数字温度计DS18B20。作为一款优秀的数字集成温度传感器，DS18B20可以直接检测并输出数字信号给单片机进行处理。

1.2 红外探测

红外探测采用对射式光电开关。对射式光电开关是一款有红外线发射管跟红外线接收管配对使用的光电开关。对射式光电开关在电路中起到了通过光来传播电路，当有物体阻挡着红外线发射管跟接受管时，电路会停止工作。使用这个特性，我们就能判断是否有人，外界干扰就没有了。

1.3 电机控制

采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。采用一个L298N，可 以同时驱动两个电机。使用PWM方式的调速电路搭接简单、驱动电 流大、可靠性高。

L298N芯片内部包含4通道逻辑驱动电路，是一种二相和四相 的专用驱动器，内含2个H桥的高电压大电流双全桥驱动器，接收标 准TTL逻辑电平信号，符合两轮驱动和单片机控制。它可驱动46V， 2A以下的电机，满足小车马达的驱动要求。

1.4 显示模块

1602液晶显示屏显示字符清晰，自带背光，还能显示符号，并且不会不断闪烁，显示性能一流，并且考虑到此设计不只是要显示温度，还要显示电机和红外的状态，所以从设计完善的角度来考虑，1602显示器最合适。

1.5 电源

智能电风扇采用的电源是直流5V电源，其由产品上的4节5号 1.5V电池通过7805转换电压成5V直流电压提供。

2 软件设计

2.1 温度读取程序

DS18B20温度读取程序负责把DS18B20测得的外界数据经过AD转化为数字，然后将数据存入寄存器中，供温度处理程序进行下一步操作。如图1所示：

2.2 温度比较处理子程序

温控风扇设定5个档位，根据温度的变化来变化风扇的转速。输出的型式采用高地电平的交替变换，档位越高，输出高电平的次数越多，相应的输出低点平的次数变少，反之，档位越低，输出的高电平次数越少，相应的输出的高电平的次数变多。低于设定温度时，风扇不转，大于最大挡位时满负荷运转。

流程如图2所示：

2.3 电机控制程序（包含红外探测）

首先进行红外检测判断，若没有人，电机不转，若有人，承接上函数设定的档位，模拟PWM波输出，一次输出5个电平，1档就输出一个高电平，四个低电平，2档输出两个高电平，三个低电平，依次类推。如图3所示：

3 设计思想

利用温度传感器DS18B20来检测环境温度，并直接输出数字温度给51单片机进行处理，并将实时温度、设置温度、风速显示在液晶1602上。设置温度辅以2个可调按键，一个提高设置温度，一个降低设置温度，设置温度只能是整数型式，检测到的环境温度可以精确到小数点后一位。本系统还配备一个红外探头，探测出风范围内是否有人，若无人则自动关闭风扇。同时采用单片机模拟PWM脉宽调制方式来改变直流电扇电机的转速。

4 结语

该设计可以实现5当的不同风扇转速，同时可以实现红外线智能开关，并可以显示当前温度和转速的档位。以上功能都可以准确稳定的实现。图4为实物图。