智能温控系统

2019.01设计与研发基于单片机的智能温控风扇系统设计张少康，尹睿，鲍琦，吴子鑫，高钊 (西京学院，陕西西安，7101：23)摘要：本文以STC89C52单片机作为主控制器，应用温度传感器、红外传感器、LCD1602显示模块等，对常用的电风扇加 以改进，设计了一种智能温控风扇系统。实现当用户在风扇前一定距离、且温度达到预设值时自动启动，在用户离开时自 动关闭；随着环境温度的变化自动调节转速；对风扇运行的当前温度和预设的上下限温度进行实时显示等功能,具有一 定的实际应用价值与可观的市场前景。关键词：STC89C52单片机；温度传感器；红外传感器；智能控制The Design of Intelligent Temperature Control Fan System Basedon the MicrocontrollerZhang Shaokang, Yin Rui, Bao Qi, Wu Zixin, Gao Zhao (Xijing University, Xi/ an Shaanxi , 710123)AbstractrThis paper uses STC89C52single-chip microcomputer as the main controller, applies temperature sensor, infrared sensor, LCD 1602 display module, etc” improves the commonly used electric fan, and designs the intelligent temperature control fan system. It is automatically started when the user is at a certain distance in front of the fan and the temperature reaches the preset value, turned off when the user leaves, adjusted the speed as the ambient temperature changes, displayed the relevant operating parameters of the fan in real time, which has a certain practical value and considerable market prospects. Keywords:STC89C52;Temperature Sensor;Infrared Sensor;Intelligent Control〇引言随着电子信息技术、自动控制技术的不断发展，以及人 们生活水平的不断提高，将各种传感器与处理器结合，嵌入 家用电器，使其能够随着环境变化自动做出响应，以提高用 户居住舒适度、便利性和智能性的“智能家居”已成为一种趋 势。由于空调的出现，电风扇曾一度被认为会在空调产品的 冲击下逐渐被淘汰。但电风扇具有价格便宜、摆放方便、体积 轻巧等特点，在中小城市以及乡村地区，未来一段时间仍然 是家家户户必备的降温电器。传统电风扇功能简单、智能性 较差，不能随着环境温度变化自动调节风速,且定时范围有 限,不能满足人们的需求。智能温控风扇随之被提出,但目前 发展还不够成熟，功能并不完善,智能性、人性化有待提高。 因此，本文对家用电风扇进行改进设计，实现当用户距离风 扇一定距离且温度达到设定值时自动启动，随环境温度的变 化自动调节转速，并在用户离开时自动关闭的功能，具有一 定的实际应用价值与可观的市场前景。1系统总体结构本系统将单片机作为主控制器，采用温度传感器测量周 围环境温度，利用闭环PID控制算法，通过定时器产生不同占 空比的PWM脉冲，同时，结合红外传感器、LCD1602液晶显示 屏，实现自动启动、关闭、调速、显示等功能，总体结构框图如图1所示。图1总体结构框图2系统硬件谢十 2.1单片机主控电路单片机主控电路如图2所示，XTAL1与XTAL2端口之间 外接一个12MHz的晶振，起辅助起振的作用。RST为单片机 的复位端口，在RST端口外接一个上拉电阻，再连接到一个按 钮上,就可以通过手动方式使单片机复位，有效的防止意外 发生，并对排除某些故障起到关键作用。电源接口只需要注 意正负极，单片机的I/O 口外接所要控制的硬件或是检测元 件即可。2.2温度传感器电路本系统选用DS18B20作为系统的温度检测元件，因其基金项目：2018年陕西省大学生创新创业训练计划项目（201839006)。田画a

智能电网　

［摘要］　

关键词　

０引言　智能变电站智能控制柜温控系统选型研究　

任万荣，李艳丽，柬娜，赵翠玲，林华，韩本帅　

（山东电力工程咨询院有限公司，济南２５００１３）　

分析常规变电站汇控柜与智能变电站智能控制柜内设备布置及对温控系统的不同要求，比较适用于智能控制　

柜的温控方式，最后结合具体工程应用，提出智能控帝ｊ柜温控系统设计及选型方法。　

智能变电站控制温度　

随着智能变电站的发展，智能组件就地、分散布置能　

大幅减少电缆（光缆）用量，降低二次回路干扰，减少建筑　

面积，但同时也带来了新的问题。智能控制柜除实现原常　

规汇控柜的报警、指示、控制功能外，还根据工程实际，　

包含合并单元、智能终端、保护／测控装置、在线监测　

ＩＥＤ、计量、交换机等扩展功能元件。随着电子设备向微　

电子化、高集成化和高密度装配方向发展，温度、湿度与　

振动成为影响电子设备安全运行的重要因素。原汇控柜、　

二次设备屏柜均无法满足智能组件就地布置对防护性能和　

环境调节性能的要求。本文将针对智能变电站提出智能控　

制柜温控系统选型方案。　

１户内保护机柜与智能控制柜散热方式的差异　

１．１户内保护机柜散热方式　

对于常规变电站，保护、测控装置组屏安装于继电器　

室内，由空调机调节室内温度在５～３Ｏ℃。室内屏柜采用　

直列式布置，柜体的散热面积Ａ可用ＩＥＣ　８９０中公式计　

算。　

四周有空的起始或终端柜体散热面积为：　

Ａ一１．４×宽×（高＋深）＋１．８×宽×高　（１）　

式中，宽　高、深分别为柜体的宽、高、深。　

四周有空的中间柜体散热面积为：　

Ａ一１．８×宽×高＋１．４×宽×深＋深×高　（２）　

鉴于生产屏柜时并不知晓屏柜运行过程中的具体布置　

方式，因此选择式（１）、式（２）中相对较小的散热面积来校　

验屏柜散热是否满足要求。对于室内有温度调节措施的屏　

柜，环境温度低于屏柜内温度时，热量通过柜壁向外排　

出，柜内可出现的与环境相对的最大温差为（△Ｔ）一：　

ｎ　（△Ｔ）一一　

R1io knU2C2Hvcc-10 mF下载口1 102 1112131415161718Y1 1920P1.2P1.3PI.4P1.5P1.6P1.7RSTP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7XTAL2XTAL1GND12 MHz Ld - 30 pFC3 30 pFSTC89C51图2 51单片机最小系统 2.2温度传感器系统设计本设计选用DS18B20温度传感器，相比传统的热敏电阻以 及其他温参测量元器件，貢蠢直观,数据可直接读扭》能通.过 _赛__现9〜12位的数.字值•數方式.s II.I3S18B20模块接收到 温慶转换指.时，：&%启:劝.转换转换完戚虐，:温度值就可以 按显示器系统显示数值泣数以量进制补码形式储脊_速暂 存存储器的第一和第二个字节®,单片机可以通过单线接口按 照由#位到餐位的顺摩褒出该数据，数据..格式以0.012 5 TV LSB形式表示省.号位S取值分为0和1, 雜示職■,可以直接 测得的繼度数据由二进制转换为十进制;於_1屬示負值，要先 将补码突成.原码，再计凳十进制数臀实际使用过程中在I/O 弓丨脚接《+1〇 kO的上敦电阻，电路图如图3所示。两个输入和输出独立息反向的放大器，采用遊片内部振荡电 路，XTAL1、XTAL2弓丨脚接两个30 pF的陶瓷电'容和4个 12 MHz石荚体，内部振荡器产生自激振荡。复位电路分为J 电霧动复位和__复位，通电匿，电容两端电殖:不讓瞬间发生 变化，因为RST与电容:的负极相逢接,电压棄郁加在电阻兄上; 此时RST的输入处宁貪电:平，STC89C51J^#机芯玲.餐位。:随游 电源放电给电容充电，电阻上的电K逐渐减小直筆约_乎0, 此时STC89C51单丼机芯持疋囊；!：作_。复位.按键并联在.电容 Ji,初始状#时，:电路上电复位单.片机芯升疋黧 工作感通过按下按键使RST管脚出规翁电平这魏髮位 的效果tl]。完整的51单片机最小系统如图2所示。U3VCC复位按键P1.0U1 1VCCpft n4039■设计与分析♦Sheji yuFenxi基于51单片机的智能温控风扇系统设计陈振w梅顺齐w刘超w谭捷wCl,武汉鏡献学机工程与_动他学院，湖北武汉430073; i_北省数字化Mil袈备重点卖聽室痛北武汉430073)摘要廣计f 一神智能.湿控风.康系统，》BSTC89C51单片机为主控芯片，采_用教字塑媪度携感器DS18B20检請环.境温度，通过 lcdi6〇2卖，时_襄尜織&值。系统鐵过優定瘟度上下稜限值，猃鑛％榭外界坏境溫度馈调节w扇转速，从而有效解袂:y传扇不能随着环撺温虜的变化自勒调节风速的问题=。 关键词:STC89C51单片机;.智'能温隹;»扇0引言隨着科攀技术的S新萬碁，人们对！I衝品质的要求越来 越膚s电凤嵐作为一种传统老式家电，受到了空调产品的强親 冲击：^姐由于电风扇价格便宜、摆放方便以及多数家處生洁消 费水平蕾限，电风嵐并没囡为空调产晶的冲齋藤退出历史舞 台，仍然有非常大的市场占有率。传统的电风扇有着谙多缺 6,树如r«:) 35法S动检_识别环撬温度自动谪节凤扇转速, 始终以同一转速运行，不利于人体健處节约能齡（25養载 风扇&时器定时叙歸有限，同时定时器坯会伴有机械_声《现 来用STC.89C.51单片机和温度#感器DS18B20籴设if 一种:智能 风肅温慶我制系统来解决上逑何题。1系统总体方案设计本设'计釆用STC89C51藥片机为由姐S_片，聚用数 字獲海度传感器DS18B20检测环境緝度，通过LCD1602 ,实时儀域鑛度值。系统添加:了凡个按键，麗户育適过按_11 h 键进行设置温度的扇、下限值，并将数据保存在单片机 EEPROM中实■掉电存储功能。員ff采集温度超过上概 償肘,蜂鸣器鸣叫、LED灯亮、风扇全速转动：逢所采集 海慶條予卞:限值时,蜂鸣器鸣叫、LED灯凤梟#止垣 转4 _所采_親度介于上卞酿温度之间时，蜂鸣器、LED 灯停也尤作.、腐扇唯速运转系:统方•设计德賴腐如图.1 所示图1系统方案设计原理图2硬件系统设计该设计硬件系统:■括STC89C51单片机麗禪芯片、 DS18B20.温度传感器、LCD 1602液晶显孝器、，风扇驱藥、独立接键大部分-2.1 STC89C51单片机系统设计p个完整的筚片机系统必备的元舉_要莓3部分：电 源、晶振电路、复位电路$擎:设计中51单片机肋IB攀工昨#渾 为4.5〜5.5 V，.因此采用USB电源线供电，XTAL1和XTAL2是381373613534331323113029128127262524123222131234567PE IN 76543210 50.0.0.0.0.0.0.^丄|£2.2.2.2.2.2.2.2. -PPPPPPPVASPPPPPPPP 一EA/P124Sheji yu Fenxi ♦设计与分析Q4____GND — I/O」VCC — DS18B20VCCR5 ,_______.I=!DQ > 10 kn图3 DS18B20电路图 2.3 LCD1602液晶显示器系统设计LC.D1602液晶是一种点:阵型液晶糢块A它旬'以康示16X 2=32个:擔，分2柠1_麻9将錢示器的7个数据端柳_1 氧片机的P0相连接,方便进ft数据的传输衡液晶调节端V0 口 翁可调电僮器逢接，通过调U电位器来控制液甚调韦端的电 紘从而送_调节謹H網t晰度的的;同时国为不同场合， 光线強度以及M边环橇不_，液勗调节端对电荽求有所不 同，用电位器替代翕规的定檀电阻甫览便機晶调节端的电压 句'控电路图如菌4所示。VCCLCD1602图4 LCD1602电路图关电路来驅动1私为1 kfl的电阻,_S_管基极通过电阻与单 片机的1/0口_接。幾I/O 口输进窩电平时，3极管截止_,,峰鸣 器停止鸣叫；当丨，()口输出.低电平.时极着等難，修鸣器鸣 叫。电路如鑛.6所液。Q22.6独立按键电路设计独立按键主要有设置键、加 值键、减值键:其中按键的一点与 单片机I/O串P的电諫地相逄狻， ,3个接钮分歎1逢摻到:#1.単片机的 P10、P13、P16 ?1 脚::嫌 J/0 串 0 爨 空If默认为窩电平f按键按T时 I/O拿卩的电平被拉低，通过循环 检测有无低电平来判断是否有按 钮被按卞15]。设计电路如_7所示,=设置键 -o ir" 〇.KEY2-o o KEY3减值键KEY4P10P13P16图7独立按钮电路3软件系统设计本设计采用Keil |xVisicm4进行翻|8_实现,软件系统设计包 括发送程序、接收程序、执行程序三部分M。发送程序是系统的 指挥中心，将指令#息发送到系统，设定初始值;接收程序主 要负责识别和接收信息*并对信息进行处理比较，发送反馈信 息;_执行観序根舞接收程序幾送的民馈指令，按照不词的速度 进行运转62.4风扇驱动电路设计«计实验过程中利用小风扇糢拟实际凤扇，小风扇的额 象电 11为0,1.〜0.5 A,.但51筚片机的输出电霉麵为4〜20 mA,. 不:足真接驱动小风扇，固此增加一个电癒放大器。本设计选 用L9110S班翁.芯片带翁.风扇,L9110S.具:有W个输入.端■和两个 输出端,输出端摻电机，输入端鐘单片机IO口？■单片机在'控制 端输入两个相反的电乎，翁1T以鉱導(电机鑛转或反接i舅输入 两个一样的电乎，比如都输入〇或都输入1时，电机会处f赛止 状态，躯动电路_如图;5所录》yllus> USB-A 风扇接口图5驱动电路2.5蜂鸣器电路设计蜂鸣器选用5 V电磁式有源:蜂鸣器，菌6中S8550是一今 PNP虚三.极管.*匿为51单片机的正输出■电參在4.〜2〇 mA之 间，不足以达到蜂鸣器的正零工作_襄,所以要利甩S极管开4结语墨于51单片机的智能_魏扇系绩实现y检测识别外部 坏境温度，根据外部环境温虔自翰谪节風扇的转速，究服^脅 統电风扇一直定速*转和定时魏键'宥限的缺点，相比誓空调 既鐘浇x环保节能;适用宁儿童、老年人和运:动不便的人群， 具有很大的市场前景》[参考文献]&].薄兴.计时计分器设IKp]..教中：陕西瑰工攀雜JOIS.[2] 楼俊君，程启明，甄:竺兰.裹于tTC89C51的温_萬，廟:的设计 Bj3 . ■SAIEffafti * 2015 (26) ： 20,[3] 韩兴国:，苏庆勇.,2:为斑._:于ST.C89C52单片机的翁能风癫換. 制系雜銳W U1装备制遨技术，2013:<3); 52-53:.[4] 李娣_:* £赛.一种简易瘟控智能风_控制系绩的设计⑴. 现代:电_5?搜术201S，35 G1.): 119-120._ES]田红光，李让军.基于nc单片机的#T能风扇的设计if研宄 ■£]，世养电予元器件..2014 56-S:8.收稿日期：2017-06-23作者简介S _振(198.7 — ：)，裏,娜北黄冈人，頌S研寫生^研A 方向.:机_电.■^体化技术-机电信息2017年第21期总第519期125

基于51单片机的智能家居温控热水器系统设计

1. 引言

1.1 背景介绍

智能家居技术近年来得到了广泛的关注和应用，其通过智能化的设备和系统，实现了对家庭环境的智能控制和管理。智能家居温控热水器系统是智能家居中的一个重要组成部分，能够提高家庭生活的舒适度和便利性。

目前市场上的智能温控热水器系统主要以智能手机控制为主，但是由于操作界面复杂、依赖网络、易受干扰等问题，用户体验并不理想。基于51单片机的智能家居温控热水器系统设计具有很大的实用意义和市场前景。

通过本研究，可以实现温控热水器的自动化控制和智能化管理，为用户提供更加便捷、舒适、节能的家居生活体验。基于51单片机的系统设计具有成本低、稳定性高、易于维护和扩展等优点，适合在智能家居领域中得到广泛应用。

本研究将围绕基于51单片机的智能家居温控热水器系统设计展开，以提升用户的生活品质和智能家居技术的发展水平。

1.2 研究意义

智能家居温控热水器系统在当今社会中具有重要的研究意义。智能家居技术的发展已经成为未来生活的趋势，人们对于家居生活的舒适度和便利性要求越来越高，智能家居系统在实现这些要求上具有重要意义。热水器作为家庭生活中不可或缺的设备之一，其安全性和节能性直接关系到家庭成员的生活质量和能源消耗，因此研究智能家居温控热水器系统具有重要的社会意义和经济意义。通过智能家居温控热水器系统的设计和研究，还可以促进相关领域的技术创新和发展，推动智能家居产业的发展，为人们提供更舒适、便捷、安全的家居生活体验。研究智能家居温控热水器系统具有重要的意义，不仅可以提高家庭生活的品质，还可以促进相关领域的发展和创新。

1.3 研究目的

研究目的是为了设计一种基于51单片机的智能家居温控热水器系统，实现对热水器的远程控制和智能化管理。通过该系统，用户可以通过手机App或者Web界面对热水器进行远程控制，实时监测热水器的工作状态和温度，并设置定时开关机功能，提高用户的生活品质和舒适度。研究基于51单片机的智能家居温控热水器系统，将为智能家居的发展提供一种新的解决方案，推动智能家居技术的进步和发展。通过研究智能家居温控热水器系统，还能对智能家居系统的设计原理和实现方法进行深入研究和探讨，为智能家居系统的设计和开发提供实用的经验和参考。本研究的目的在于探究基于51单片机的智能家居温控热水器系统的设计原理和实现方法，为智能家居技术的应用和推广提供技术支持和理论指导。