基于51单片机的智能风扇控制系统设计与实现

PAGE32Designandimplementationofintelligentfancontrolsystembasedon51singlechipmicrocomputerAbstract：Thissystemmainlystudiesthecompositionandfunctionsoftheintelligentfansystem,andintroducessomerelatedtechnologyrealizationprocess.What'smore,thepossibilityofthecurrenttechnologyrealizationisverylarge,themarketdemandisalsoveryhigh,andwiththesociety'sincreasingdemandforintelligence,sothefanisdestinedtodevelopinthedirectionofintelligence.Inourreallife,scienceandtechnologyarealsochangingwitheachpassingday,people'sincomeisalsograduallyincreasing,people'smostintuitiveisthatthequalityoflifehasbeenimproved,andtheyenjoyalotofproducts.However,duetothebackwardtechnology,therearestillmanytypesoffansthatarelow-endandcommon.Mainlybecauseofthelowpriceofelectricfans,manyfamilies,schoolsorfactorieswillpurchasesuchproducts.Butthecommonfantechnologycontentisnothigh,theoperationismainlyrelyonmanual,resultingincumbersomeoperation,lackofintelligenceandotherproblems.Therefore,theintelligentfansystemwasborn.Intelligentfancanautomaticallyperceivetheexternalenvironment,respondintime,andadjustthespeedaccordingtotheexternaltemperature.Combiningwiththetechnologyofhumanbodyrecognitionmoduleandinfraredmodule,itcancreateanintelligentfansystem.Thiscanmakeourlifemoreconvenient,intelligent,andreducealotofunnecessaryandtediousoperations,toachieveenergyconservationandenvironmentalprotectionintelligentlifeenjoyment.Keywords：51singlechipmicrocomputer,intelligentfan,humanbodyrecognition目录163441.1系统研究背景 555121.2系统研究意义 5219651.3国内外研究现状 684361.4系统现状 627596第2章系统的设计与论证 825272.1系统控制模块设计与论证 8251742.2系统测温模块设计与论证 8230632.3系统温度显示模块设计与论证 845632.4系统调速模块设计与论证 926197第3章系统硬件模块设计 10111683.1系统整体结构设计 10126643.2系统控制模块设计 1010733.2.1控制模块STC89C52设计 10284073.2.2STC89C52的工作电路 1158313.3系统测温模块设计 12297293.3.1DS18B20的特点与简介 12302423.3.2DS18B20的测温工作原理 1363083.3.3DS18B20温度数据的读写 1449893.4系统温度显示模块设计 15102503.4.1LED数码管的结构 1557693.4.2LED数码管的显示工作原理 16215743.5系统风扇驱动和调速模块设计 1757163.5.1系统风扇的驱动模块设计 17229233.5.2系统风扇调速模块设计 18169463.6系统按键模块设计 18179253.7系统红外控制模块设计 19171893.8人体识别模块设计 2011306第4章系统软件设计 2285394.1程序设计的软件 22319314.2主程序流程图 2258114.3测温模块程序流程图 23280824.4数码管显示模块程序流程图 24159874.5按键模块程序流程图 2515784第5章系统测试 27213885.1系统硬件模块测试 27244535.1.1按键测试 27312655.1.2传感器DS18B20温度采集测试 27144405.2系统功能测试 2813872第6章结论 3110802参考文献： 32136致谢 33第1章绪论1.1系统研究背景我们常见的电风扇一般只有四、五个风速档,用的是人工开关,而且并不是每个人家里都会有空调，或者在一些小型的工厂或者一些小型加工厂，这些地方都可能没有配备大型的中央空调系统这些东西，所以这些东西往往都会采用风扇这种小成本的东西来代替，但是不清楚室内温度,只是手动的控制用哪个档，一旦人们因为环境温度的变化之后又得要去手动调节，所以这是一个很麻烦的操作方法。因而就诞生了智能风扇。它用的51单片机,通过单片机与温度传感器结合,将其用于普通电风扇等转速准确控制,可以有良好的性能。而且随着生活的发展，社会的经济水平不断的提高，人们对于一些高新技术的接受程度也越来越高，也渴望享受更好的生活，智能风扇就是一个很好的例子，它采用单片机作为作为控制系统，采用温度传感器，人体识别，按键，红外等等技术的融合，使得风扇的智能化水平也越来越高，人们对于这样的技术掌握也很高，所以这样的产品在市场上有很大机会流行起来，也使得我们的日常生活或工作时候变得更加的愉快，不再会因为传统的机器问题以及操作问题对我们产生影响。1.2系统研究意义我们的生活水平在不断提高，人们就会渴望享受到更好，更舒适，更便捷的生活，这时候，传统的电风扇是不能够带来这样的体验的，因此，智能风扇的诞生是非常利于人们在生活中的感受,智能风扇系统等设计就解决了这些问题，可以让我们在生活或者在工作中可以有是更好的体验，较少因为外界环境或者设备的问题而导致的各种烦心事。不仅如此，风扇除了应用在我们的家里，学校，小型工厂外，我们生活上许多产品都有应用到。例如，我们学习或者工作中使用到的笔记本散热器，工厂大型设备的散热等等，这些设备如果有更加智能化的控制，会大大的提高工作效率和降低设备损坏的可能性。目前市场上已经拥有了一批智能风扇，它们可以根据外界的环境选择符合当前状态的工作模式，还有的是使用人体识别模块感应，自动控制风扇的启动与停止，还可以通过红外遥控进行远程的操控，这样的设备对于我们的生活体验上是非常智能便捷的这样不仅能大量的节省人力物力，做到更加的便捷以及环保，使得我们可以更加的专注于学习和工作上面，不再因为这些问题而一直困扰着我们，使我们的生活水平进入了智能化，更便捷，更环保，更省心。1.3国内外研究现状目前，社会的发展迅猛，传统家电的发展也变得越来越智能化，风扇的应用也越来越广泛，例如手机电脑的散热，工厂大型设备的散热，通讯设施的散热等等，这些东西大部分都用到了风扇。所以，风扇的智能化发展是不可避免的，因为它对于我们的发展起到举足轻重的效果。风扇，在我们国内，几乎每个家庭内都能发现，作用而都是为了散热，降温，而风扇的构造也很简单，驱动电机，扇叶，外壳等构成的，种类也非常的繁多。所以，当风扇用于一些高端产品的时候，所以就要对风扇的质量要求越来越高，因此，风扇的智能化是十分重要的。风扇应用的场景也更加的广泛，社会工业发展的过程中，风扇的运用也是越来越多样化，国内外对于智能风扇的发展也是逐渐的看重了。因为我们日常所使用到的各种交通工具，工业生产的设备等等制造业和服务业，这些行业的应用都是对风扇的需求也会越来越多，因此，风扇的发展与我们的经济发展息息相关了，风扇的智能化也对于一些高端产品的质量保证和使用也会有更好的保证。1.4系统现状系统设计主要由单片机，按键，数码管，温度传感器等这些硬件构成。当系统工作的时候，由单片机发出控制命令，温度传感器和数码管作出测量温度和显示温度的反应。通过按键的选择不同的工作模式，由三极管驱动直流电机带动风扇进行转动，由于工作模式的不同，风扇的转速也会跟着改变，这个主要是根据PWM调速方式控制，还可以通过人体识别模块的感知进行不同的工作模式，而且还可以使用红外进行远程控制。如图1-1系统结构图所示。图1-1系统结构图第2章系统的设计与论证2.1系统控制模块设计与论证设计方案：采取51单片机作为系统的控制模块因为51单片机在我们日常生活中应用的场景很多，操作难度一般，而且成本相对来说比较便宜，虽然它的处理速度一般，但是本系统对于处理速度的要求不高，从系统实现的角度考虑，所以选择STC89C52单片机作为本设计的控制模块。它拥有功耗低，抗干扰能力强等优点，并且兼容传统51单片机的指令代码，也比传统的单片机有所升级，时钟信号和机器周期都可以自由的选择，对于实现功能来说比较方便。系统通过控制器模块进行对各模块的调用，实现起来相对来说比较方便。2.2系统测温模块设计与论证设计方案：采用DS18B20温度传感器测量外界的温度。因为DS18B20温度传感器是一款高度集成化的器件，因此它对于外界的一些干扰有很好的作用，这样可以减少因为误差带来测量的温度的不准确，这样的话，使用这个温度传感器测量的温度会更加的准确。它在内部将温度系数转化，很好的减去了系统编程这方面的工作。又因为这个传感器采用的是单总线技术，使得与单片机的连接变得简单有效，因此选择其作为系统的测温模块。2.3系统温度显示模块设计与论证设计方案：采用LED数码管显示温度。LED数码管在们日常生活中是随处可见的，操作的难度也比较低，而且LED数码管的技术发展也很成熟，由它构成的产品或系统都比较多。而且它的成本也是比较廉价，但是实现的效果也是比较好的。它是通过公共极COM增加位选通控制电路，然后其又是通过各自的I/O线控制，当单片机调用数码管显示的时候，我们只需要将数码管的选通控制打开，这样我们就可以在数码管上实现我们想要的数字或者图形，而没有打开选通的数码管就不会显示了。我们采取的是动态驱动，就是通过分时轮流控制数码管的COM端，这样就可以使得你想要亮的数码管亮起来，不想要的就不会亮。所以选择LED数码管为显示模块。2.4系统调速模块设计与论证设计方案：使用PWM（脉冲宽度调制）调速的方法。它是按照一定的规律来改变脉冲序列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调节方式，在PWM驱动控制的调节系统中，经常使用的是矩形波PWM信号，在控制时需要调节PWM的占空比。《蓝牙数据传输智能温控风扇系统的设计》文海琼卓朝松-《电子世界》-2018我们把在一个周期内一直处于高电平的时间成为占空比。因为风扇的转速是与占空比有关系的，当占空比越大，风扇的转速就会与之成正比，就会越快。当系统一直处于高电平的时候，风扇的转速就会按它最快的转速转动，这时候占空比就是100%，那么这时候风扇的转速就是最快的。当我们想设置风扇转速最快的时候，我们可以采用软件延时的方法。就是当其处于高电平的时候，然后将当前的I/O口的电平取反变为低电平，这样再延时一段时间。当延时的低电平的时间到了之后，再把目前的I/O口取反变为高电平。这样我们就可以得到了PWM信号牌。在本系统中，就是采用这种调速方式。对于本系统的设计方案，与别的调速方式对比，系统采取PWM软件延时的方法来达到调速的效果，拥有更好的灵活性，并且可以很大程度上降低成本，还能够充分发挥单片机的功能，对于本系统简单速度控制的实现提供了比较有效的途径。系统硬件模块设计3.1系统整体结构设计本系统主要用到的硬件器件有STC89C52、DS18B20温度传感器、LED数码管、按键模块、红外识别等等，如图3-2系统整体框图所示图3-2系统整体框图3.2系统控制模块设计3.2.1控制模块STC89C52设计系统的控制模块是由STC89C52单片机构成的，它具有低功耗，低成本，高性能的优点，而且比传统的51单片机有更好的处理速度。它拥有32个I/O口，可以随意选择6时钟信号/机器周期或者12时钟/机器周期，按照不同的情况应用到不同的系统，并且还拥有8K的Flash存储器，因此可以为很多的控制系统提供了有效快捷的解决方案。如图3-3STC89C52电路图图3-2STC89C52电路图3.2.2STC89C52的工作电路1.时钟电路在STC89C52单片机中，可以通过内部时钟方式和外部时钟的方式产生时钟信号，在STC89C52单片机内部有一处振荡电路，你只需要在单片机的XTAL1(18)和XTAL2(19)的引脚外接石英晶体(简称晶振)，这样就可以构成了自激振荡器，并且可以在单片机内部产生时钟脉冲信号。韩兴国.基于STC89C52单片机的智能风扇控制系统设计[J].装备制造技术.2013(03)韩兴国.基于STC89C52单片机的智能风扇控制系统设计[J].装备制造技术.2013(03)图3-3内部时钟电路图复位电路在单片机STC89C52中，高电平信号通过RST引脚输入，而且一直保持了2个机器周期，然后单片机内部就会执行复位的操作。如果高电平信号一直在持续，那么单片机内部就会执行循环复位操作。韩兴国.基于STC89C52单片机的智能风扇控制系统设计[J].装备制造技术.2013(03)单片机的复位方式电路一般有上电自动复位和按钮复位两种，而本系统所采用的复位方式是手动复位。所以，单片机是主要通过时钟信电路的作用将其他硬件的所传输的信号加以处理、加工，然后传输给芯片进行应对工作，而复位电路就是在芯片执行完命令之后，通过自动复位或手动复位，将单片机复位成初始化状态。3.3系统测温模块设计3.3.1DS18B20的特点与简介DS18B20温度传感器内部集成化程度非常高，拥有抗干扰性，功耗低，成本低，易于扩展等优点。它采取的是单根信号线，就是可以传输时钟和数据，而且传输的方式是双向，这样有传输速度快，应答事件迅速的特点。如图3-4DS18B20原理图。（1）采取独特的单总线接口方式，就是仅有一根信号线与控制器连接在一起，但是可以双向传输数据，不需要借助任何的外部器件；（2）传感器将从外界所测得的温度系数可以直接转换为数字信号，然后通过单总线串行传输给控制器，同时也进行CRC校验码的传送，拥有超高的抗干扰能力；（3）3.0-5.5V是传感器的工作电压，不需要备份电源、可以直接使用数据线提供电源，温度测量的范围在-55℃~125℃，而且在这个范围内，误差一般不超过1度。图3-4DS18B20原理图3.3.2DS18B20的测温工作原理在DS18B20传感器中，因为在低温的时候，温度寄存器被设置为-55℃，所以，当外界温度变化较少的时候，它的震荡频率因为温度的影响就非常小，用来产生固定率的脉冲信号，然后再传输给计数器1。高温度系数晶振则与之相反，它受温度变化成正比，温度变化越大，震荡率越明显，因此所产生的脉冲信号输入计数器2。韩兴国.基于STC89C52单片机的智能风扇控制系统设计[J].装备制造技术.2013(03)当低温度系数晶振产生了脉冲信号之后，计数器1就会采用减法计数，当预置值减到0的时候，温度寄存器的数值就会加1，计数器1的预制值就会被重新输入。然后就再次重复刚才的操作，这样的操作一直持续下去，直到计数器2等于0的时候，韩兴国.基于STC89C52单片机的智能风扇控制系统设计[J].装备制造技术.2013(03)韩兴国.基于STC89C52单片机的智能风扇控制系统设计[J].装备制造技术.2013(03)图3-5测温原理图中的斜率累加器是用于补偿和修正测温过程的线性,其输出用于修正计数器1的预置值。这样我们就可以把外界的实时温度测量出来了，然后再通过读时序和写时序这两步操作，这样我们就可以通过数码管的显示得到我们想要的温度了。王蕊.基于单片机的多功能自动调温风扇系统设计[D].郑州大学,2012.7图3-5测温原理图3.3.3DS18B20温度数据的读写一个存储器操作指令结束之后就会将进行数据的读写,这个操作要视存储器操作指令而确定例如执行转换指令则控制器必须等待DS18B20行其指命一般转换时间为50u5,如执行数据该写指令则需要严格遵循DS18B20的读写时序来操作数据王蕊.基于单片机的多功能自动调温风扇系统设计[D].郑州大学,2012.7王蕊.基于单片机的多功能自动调温风扇系统设计[D].郑州大学,2012.7图3-6读时序操作图图3-7写时序操作图3.4系统温度显示模块设计3.4.1LED数码管的结构在LED数码管中，它的构成是通过多个发光二极管，而且外形像一个数字“8”的器件。在内部结构中，多个二极管的引线它已经连接完好，我们可以直接使用了，但是我们要引出数码管的各个笔划和公共电极。而且数码管是由一个小数点和7段组成的如图3-8数码管引脚图。图3-8数码管引脚图3.4.2LED数码管的显示工作原理当LED数码管工作的时候，数码管的各个段码要采用驱动电路来驱动，这样就可以展现出我们想要的字形，在本系统中，数码管的驱动主要是采用了动态显示驱动。动态显示驱动：数码管动态显示是单片机应用最广泛的方式之一，动态驱动是将全部数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通COM端电路的控制。韩兴国.基于STC89C52单片机的智能风扇控制系统设计[J].装备制造技术.2013(03)因此，我们在使用数码管的动态扫描的时候，我们需要将数码管的选通控制都打开，这样我们想要得到的字形就会显示出来，当你只是想部分显示，有一部分不显示的时候，你只需要把你需要显示的选通控制打开，不想显示的选通控制关闭，这样，就可以显示出你想定制的字形了。当你想把数码管轮流受控显示的时候，你可以通过分时轮流控制各个数码管的COM端，这样就可以让你的数码管轮流受控显示了，这样我们就可以实时地观察到环境的温度以及风扇目前所处在的模式，这样就使得我们的风扇更准确，更高效的运行。如图3-9数码管原理图。图3-9数码管原理图3.5系统风扇驱动和调速模块设计3.5.1系统风扇的驱动模块设计风扇的驱动主要是由两个三极管来构成，三极管通过电流放大，然后直接驱动直流电机，就带动了风扇的转动。三极管是电流放大器件，分成NPN和PNP两种。如图3-10三极管电路图图3-10三极管电路图电流放大三极管的放大作用就是：当集电极电流受到了基极电流的控制，并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系。王蕊.基于单片机的多功能自动调温风扇系统设计[D].郑州大学,2012.7所以，因为单片机的端口电流比较小，所以我们要使用到三极管放大电流的原理，这样三极管才能有足够大的电流去驱动风扇。因此，系统风扇的驱动主要是通过三极管PNP低电平的时候，三极管导通，在NPN高电平的时候导通，而且PNP和NPN的电流是相反的，然后就到三极管的开关，用来以小电流控制大电流的通断，这样，通过三极管的的驱动直流电机，带动风扇转动，然后通过PWM的调速方式，来控制凤扇的转速，这样风扇就可以按照我们程序所设计的模式来进行转动。3.5.2系统风扇调速模块设计当PWM脉宽调制的时候，主要是通过改变脉冲宽度，以此来控制输出电压的高低，并且它的输出频率经过周期的改变来控制，然后通过改变脉冲的调制周期来实现输出频率的变化。这样，使调压和调频两个作用配合一致，用于中间直流环节无关，因而加快了调节速度，改善了动态性能。焦玉朋.基于51单片机的PWM直流电机调速系统[D].内蒙古大学

2013工作原理脉宽调制（PWM）。控制方式就是通过不断的改变电路的高低电平信号，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次斜波谐波少。韩兴国.基于STC89C52单片机的智能风扇控制系统设计[J].装备制造技术.2013(03)韩兴国.基于STC89C52单片机的智能风扇控制系统设计[J].装备制造技术.2013(03)在调速的过程中，它主要是通过改变脉冲序列的宽度，这样就尅调节输出量和输出电压，这样就可以使得风扇有不同的速度转动。在PWM驱动控制的调速方式下，最常用的是矩形波PWM信号，在控制时需要调节PWM占空比。我们把在一个周期内一直处于高电平的时间成为占空比。因为风扇的转速是与占空比有关系的，当占空比越大，风扇的转速就会与之成正比，就会越快。当系统一直处于高电平的时候，风扇的转速就会按它最快的转速转动，在这个时候，占空比的值就等于1，风扇就会以全速来转动。3.6系统按键模块设计系统的按键模块的工作过程，主要是通过单片机的I/O口，识别目前的电平信号，来判断当前是否有按键按下。然后我们把按键的一端接地，另外一端接I/O口，当单片机接通电源的时候，把这个I/O口置于高电平，当没有按键按下的时候，该端口会保护高电平。然而当我们按下按键的时候，这时候I/O口和地短接，把目前的I/O口的的高电平取反，变成低电平。当我们把按键松开之后，单片机内部的上拉电阻就会把当前为低电平的状态转换成高电平，并且一直保持着。知道有下一次按键按下。因此，我们识别按键是否按下就是在程序中查看I/O的电平信号的状态就可以了。因此我们采用P11，P12，P13作为独立按键的IO口，，并且我们在使用的按键的过程中避免因为端口的混用，导致按键存在一些误触的一些错误，这样设计更加的便捷。如图3-12按键电路图

图3-12电路图3.7系统红外控制模块设计在红外遥控实现的过程中，主要是靠红外发射装置和红外接收设备，通过这两个部分就可以实现红外远程控制了。在系统工作过程中，我们为了把信号传送到发送端，所以我们选择将基带二进制信号调制为脉冲串信号,通过红外发射管发射。如图3-13红外控制电路原理图当接收设备收到这个频率时，接收头就会自动把信问号解码输出为低电平，也就是说没信答号时是高电平，有信号时低电平，然后单片机接收到相对的指令就可以答工作，红外遥控的三个按键与单片机上的三个独立按键的作用与定义都是同时进行的，所以当红外遥控按下按键之后，单片机接收到属于红外的定义的时候。系统就会按照其定义作出反应，如下图3-14红外框图图3-13红外控制电路原理图图3-14红外框图3.8人体识别模块设计人体识别模块是在硬件通电之后，模块本身就会发射出电平信号，在模块持续发射高电平信号的时候，说明在模块感应的范围内存在人；在模块持续发射出低电平信号的时候，说明附近没有人的存在。然后就是单片机，单片机可以在通电之后持续检测到人体识别模块的电平信号，然后通过识别电平信号来进行了有人或无人状态下，风扇应该进行的工作方式，这样直接通过电平信号的检测，大大的降低了实现的技术难度和减少误差。如图3-15人体识别模块电路原理图图3-15人体识别模块电路原理图系统软件设计4.1程序设计的软件主要通过各个元器件的引脚图和电路图来熟识元器件，进而根据相对应的程序来控制各个器件所实现的功能。系统主要使用的编程软件为Keil，因为这个软件的操作简单，高效，快捷，并且在学习上使用的频率比较高，会使得我们队代码的理解程度加深，而且编译的过程中也会更加的便捷，快速。如图4-16程序设计软件图图4-16程序设计软件图4.2主程序流程图首先是单片机开始工作，然后将各部件的的设置初始化，然后调用温度传感器，使其进行测温工作，然后将测的温度数据传输到数码管上，然后数码管就会显示出测量的温度。接着我们可以通过调用按键来切换工作模式或者设置温度数值，然后通过记录这个温度值去调用风扇进行驱动，实行各个模式的工作，如下图4-17主程序流程图所示。图4-17主程序流程图4.3测温模块程序流程图当系统接通电源的时候，系统程序首先会进行初始化DS18B20的各个参数或配置，然后先发送复位命令，将正在测量的温度复位为零，然后进行ROM操作，接着就是进行测量外界温度的命令，进行读时序和写时序，然后进行CRC校验，如果是正确的数值，则会把所测到的温度值先存进温度暂存器，然后再通过单片机的命令将温度系数传输给数码管，这样就完成了测量外界的温度。如下图4-18测温模块流程图图4-18测温模块流程图4.4数码管显示模块程序流程图这部分的程序就是通过从温度传感器传来的温度系数，通过数码管内部的转换，采用动态扫描的方法，最后在数码管上显示准确的温度值。具体流程图如图4-19显示模块流程图图4-19显示模块流程图4.5按键模块程序流程图为了让系统的控制简单方便，所以我们在按键模块只设置了三个按键，作用分别是，工作模式的切换/设置，加和减，三个作用。所以程序执行的过程就是，首先判断此时系统的模式，如果是自动模式的话，分别设置上下限温度；如果是手动模式，就是通过两个按键进行档位的加和减；自然风模式的话，则与按键没关系，是通过人体识别模块和控制风扇是否转动。具体如图4-20按键模块流程图。图4-20按键模块流程图系统测试这一章我们主要的是进行风扇系统整体的测试，首先通过对各个模块的测试，确保不会因为硬件存在的误差而导致实现的功能出现偏差，然后再通过对风扇整体进行测试，对风扇所设计的四个功能进行一一测试，这样我们就可以准确的保证系统的整体设计得以顺利进行。5.1系统硬件模块测试5.1.1按键测试首先我们先接通电源，然后通过测试按键的反应情况，一开始按下模式切换按键，看是否可以通过按键来切换风扇的工作模式，然后就是在自动模式的情况下，看是否能通过按键设置温度的上下限，接着就是自动模式的测试，看是否通过加减按键可以进行对风扇的调档，如图5-21按键前图，5-22按键后图，这样，通过一系列的功能测试，发现按键可以正常工作，没有出现什么异常。图5-21按键模块流程图图5-22按键模块流程图5.1.2传感器DS18B20温度采集测试首先我们先直通电源，等待数码管上显示出温度系数，然后我们就通过用手来捂住温度传感器，观测数码管上的温度系数是否有改变，发现是正常显示的，然后我们通过自动模式的测试，设置好上下限的温度，然后通过用手捂住加热后再松开，观察风扇是否显示停止，然后等待一段时间，等温度达到设置温度的区间的时候，风扇会再次转动起来，这样测试的温度传感器是正常工作的。如图5-1温度显示图5-23温度显示5.2系统功能测试本系统通过单片机作为控制系统，然后调用各个模块去实现不同的功能，首先是使用温度传感器先测量外界的实时温度，然后将测得的温度通过数据传输给显示模块，而数码管通过内部的数值转换之后，通过LED数码管显示出来，还有就是通过按键或者红外遥控对风扇系统的工作模式的切换和设置。系统设计一共有3个按键:分别是模式的切换/设置，加，减。系统的功能设计的工作模式也有三种，分别是自动模式、手动模式和自然风模式。系统功能一：自动模式，当我们通过按键切换到自动模式的时候，这时候设置好温度的区间，包括最高温度和最低温度，上下限的温度都是通过加减键来控制，按一下增加或减少0.1度，设置好温度后，当人体识别模块感应到附近有人的时候，外界温度低于设置温度的最小值时，风扇停止不转；外界温度在设置温度的最大值之上，风扇会以全速转动。如果人体识别模块感应到附近没有人的时候，风扇就会停止转动。如下图5-24自动模式功能图。就是当我们把上限温度设置为37度，下限温度设置为30度时。这是人体识别模块先进行附近是否有人进行检测，然后再有人时，当外界温度低于36度的时候，风扇停止不转，当外界温度处于36度和40度之间的时候，风扇会以最高转速的50%进行转动，当外界温度高于37度的时候，风扇就会以全速进行转动。图5-24自动模式功能图功能二：手动模式，此时数码管上会有两个数据，前面的第一位为风扇的档数，后面的数据为外界的实时温度我们可以切换到自动模式之后，通过加减按键进行风扇档位的调速。如下图5-25手动模式功能图。我把风扇划分为三个档位，根据按键的输入或者红外遥控的控制，风扇可以分别进行1,2,3档进行转动，这时与外界温度和是否有人无关。图5-25手动模式功能图功能三：自然风模式，这时候数码管上有两个数据，前面的第一位一直都会显示“b”，后面的三位显示的是实时测得的外界温度，这时候人体识别模块工作，不断的发射电平信号感知附近是否有人，有人的情况下，风扇就会转动，转速是随机的，时快时慢；没有人的情况下。如下图5-26自然风模式功能图。当我们把风扇的工作模式切换为自然风模式，此时风扇转动的情况与外界温度无关，只与是否检测到有人存在有关，在有人时，风扇以随机速度转动，无人的时候，风扇停止。图5-26自然风模式功能图功能四：红外遥控功能，这个主要是用过遥控上的三个按键进行操作，分别是工作模式切换/设置，加和减，实现的情况和按键的作用是一样的。如图5-27红外遥控功能图。图5-27红外遥控功能图第6章结论本系统是一个智能风扇系统的设计，通过各个模块的共同工作，例如51单片机，温度传感器，三极管等这些硬件的作用下实现的风扇的转动，然后通过不同的工作模式和设置下，采取PWM调速方式对风扇的转速进行控制，实现不同模式和情况下风扇的工作状态，对这个风扇系统的操控主要是通过按键的红外遥控，借此来改变风扇的工作模式和设置好相应的温度系数，就这样实现了智能风扇系统本系统的设计可以运用到社会上各种各样的情景，例如家庭风扇，工业生产，设备散热等器件上，可以发挥出很好的作用。而且随着社会的发展，我们队智能事物的追求也会越来越高，因为对于我们生活的便捷性、智能化来说，是非常重要的，可以推动着我们经济的发展，综上所述，该系统的设计和研究在社会生产和生活中具有重要地位。参考文献：[1].王蕊.基于单片机的多功能自动调温风扇系统设计[D].郑州大学,2012.7[2].曾献芳.基于AT89C55WD单片机的机电产品控制器开发[D].合肥工业大学

2007[3].焦玉朋.基于51单片机的PWM直流电机调速系统[D].内蒙古大学

2013[4].韩兴国.基于STC89C52单片机的智能风扇控制系统设计[J].装备制造技术.2013(03)[5].刘晗.iShine智能创意多功能小风扇[J].

物联网技术.2013(02)[6].徐坤.基于MSP430单片机的直流电动机调速系统的设计[J].煤矿机械.2013(01)[7].何柳.基于USB电源的智能风扇控制技术[J].自动化应用.

2012(12)[8].文海琼卓朝松.《蓝牙数据传输智能温控风扇系统的设计》-《电子世界》-2018[9].ChenZhong.DesignofControlSystemBasedonSTC89C52SingleChipMicrocomputer.2015[10].GuihongZhang.Designofreal-timemonitoringaboutair-sourceheatpumpbasedonkingview.ChineseControlandDecisionConference.2017致谢美好的学习生活即将结束，在学校的每天，老师的教诲与指导，都深深的铭记在我的心中，因为他们的存在，才使得我可以学到那么多的知识，那么多的技能，才足以在这个社会上生存，所以非常感谢大学里的各位老师和帮助我完成的这次设计的张老师，他们都非常的辛苦，因为，我对各位良师致以最高的致敬。

怎样提高电脑系统运行速度WindowsXP的启动速度比Windows2000要快30%左右，但相对于Windows98仍然要慢了不少，不过，我们可以通过优化设置，来大大提高WindowsXP的启动速度。加快系统启动速度主要有以下方法：尽量减少系统在启动时加载的程序与服务；对磁盘及CPU等硬件进行优化设置；修改默认设置，减少启动等待时间等。这些方法大部分既可减少系统启动的时间，又可以节省系统资源，加快电脑运行速度。1.加快系统启动速度WindowsXP的启动速度比Windows2000要快30%左右，但相对于Windows98仍然要慢了不少，不过，我们可以通过优化设置，来大大提高WindowsXP的启动速度。加快系统启动速度主要有以下方法：尽量减少系统在启动时加载的程序与服务；对磁盘及CPU等硬件进行优化设置；修改默认设置，减少启动等待时间等。这些方法大部分既可减少系统启动的时间，又可以节省系统资源，加快电脑运行速度。(1)MsconfigWindowsXP的启动速度在系统安装初期还比较快，但随着安装的软件不断增多，系统的启动速度会越来越慢，这是由于许多软件把自己加在了启动程序中，这样开机即需运行，大大降低了启动速度，而且也占用了大量的系统资源。对于这样一些程序，我们可以通过系统配置实用程序Msconfig将它们从启动组中排除出去。选择“开始”菜单中的“运行”命令，在“运行”对话框中键入“Msconfig”，回车后会弹出“系统配置实用程序”对话框，选择其中的“启动”选项卡(如图1)，该选项卡中列出了系统启动时加载的项目及来源，仔细查看每个项目是否需要自动加载，否则清除项目前的复选框，加载的项目越少，启动的速度就越快。设置完成后需要重新启动方能生效。(2)BootvisBootvis是微软提供的一个启动优化工具，可提高WindowsXP的启动速度。用BootVis提升WindowsXP的启动速度必须按照正确的顺序进行操作，否则将不会起到提速的效果。其正确的操作方法如下：启动Bootvis，从其主窗口(如图2)中选择“工具”菜单下的“选项”命令，在“符号路径”处键入Bootvis的安装路径，如“C:\ProgramFiles\Bootvis”，单击“保存”退出。从“跟踪”菜单中选择“下次引导”命令，会弹出“重复跟踪”对话框，单击“确定”按钮，BootVis将引导WindowsXP重新启动，默认的重新启动时间是10秒。系统重新启动后，BootVis自动开始运行并记录启动进程，生成启动进程的相关BIN文件，并把这个记录文件自动命名为TRACE_BOOT_1_1。程序记录完启动进程文件后，会重新启动BootVis主界面，在“文件”菜单中选择刚刚生成的启动进程文件“TRACE_BOOT_1_1”。窗口中即会出现“CPU>使用”、“磁盘I/O”、“磁盘使用”、“驱动程序延迟”等几项具体图例供我们分析，不过最好还是让BootVis程序来自动进行分析：从“跟踪”菜单中选择“系统优化”命令，程序会再次重新启动计算机，并分析启动进程文件，从而使计算机启动得更快。(3)禁用多余的服务WindowsXP在启动时会有众多程序或服务被调入到系统的内存中，它们往往用来控制Windows系统的硬件设备、内存、文件管理或者其他重要的系统功能。但这些服务有很多对我们用途不大甚至根本没有用，它们的存在会占用内存和系统资源，所以应该将它们禁用，这样最多可以节省70MB的内存空间，系统速度自然也会有很大的提高。选择“开始”菜单中的“运行”命令，在“运行”对话框键入“services.msc”后回车，即可打开“服务”窗口。窗口的服务列表中列出了系统提供的所有服务的名称、状态及启动类型。要修改某个服务，可从列表双击它，会弹出它的属性对话框(如图3)，你可从“常规”选项卡对服务进行修改，通过单击“启动”、“停止”、“暂停”、“恢复”四个按钮来修改服务的状态，并可从“启动类型”下拉列表中修改启动类型，启动类型有“自动”、“手动”、“已禁用”三种。如果要禁止某个服务在启动自动加载，可将其启动类型改为“已禁用”。WindowsXP提供的所有服务有36个默认是自动启动的，实际上，其中只有8个是必须保留的(见下表)，其他的则可根据自己的需要进行设置，每种服务的作用在软件中有提示。4)修改注册表来减少预读取，减少进度条等待时间WindowsXP在启动过程中会出现一个进度条，我们可以通过修改注册表，让进度条只跑一圈就进入登录画面。选择“开始”菜单中的“运行”命令，在“运行”对话框键入“regedit”命令后回车，即可启动注册表编辑器，在注册表中找HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\PrefetchParameters，选择其下的EnablePrefetcher键，把它的键值改为“1”即可。(5)减少开机磁盘扫描等待时间当Windows日志中记录有非正常关机、死机引起的重新启动，系统就会自动在启动的时候运行磁盘扫描程序。在默认情况下，扫描每个分区前会等待10秒钟，如果每个分区都要等上10秒才能开始进行扫描，再加上扫描本身需要的时间，会耗费相当长的时间才能完成启动过程。对于这种情况我们可以设置取消磁盘扫描的等待时间，甚至禁止对某个磁盘分区进行扫描。选择“开始→运行”，在运行对话框中键入“chkntfs/t:0”，即可将磁盘扫描等待时间设置为0；如果要在计算机启动时忽略扫描某个分区，比如C盘，可以输入“chkntfs/xc:”命令；如果要恢复对C盘的扫描，可使用“chkntfs/dc:”命令，即可还原所有chkntfs默认设置，除了自动文件检查的倒计时之外。2.提高系统运行速度提升系统运行速度的思路与加快启动的速度类似：尽量优化软硬件设置，减轻系统负担。以下是一些常用的优化手段。(1)设置处理器二级缓存容量WindowsXP无法自动检测处理器的二级缓存容量，需要我们自己在注册表中手动设置，首先打开注册表，找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\”，选择其下的“SecondLevelDataCache”，根据自己所用的处理器设置即可，例如PIIICoppermine/P4Willamette是“256”，AthlonXP是“384”，P4Northwood是“512”。(2)提升系统缓存同样也是在“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\”位置，把其下的“LargeSystemCache”键值从0改为1，WindowsXP就会把除了4M之外的系统内存全部分配到文件系统缓存中，这样XP的内核能够在内存中运行，大大提高系统速度。通常来说，该优化会使系统性能得到相当的提升，但也有可能会使某些应用程序性能降低。需要注意的是必须有256M以上的内存，激活LargeSystemCache才可起到正面的作用，否则不要轻易改动它。(3)改进输入/输出性能这个优化能够提升系统进行大容量文件传输时的性能，不过这只对服务器用户才有实在意义。我们可在中新建一个DWORD(双字节值)键值，命名为IOPageLockLimit。一般情况下把数据设置8~16MB之间性能最好，要记住这个值是用字节来计算的，例如你要分配10MB的话，就是10×?1024×1024，也就是10485760。这里的优化也需要你的机器拥有大于256M的内存。(4)禁用内存页面调度在正常情况下，XP会把内存中的片断写入硬盘，我们可以阻止它这样做，让数据保留在内存中，从而提升系统性能。在注册表中找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\”下的“DisablePagingExecutive”键，把它的值从0改为1即可禁止内存页面调度了。(5)关闭自动重新启动功能当WindowsXP遇到严重问题时便会突然重新开机，可从注册表将此功能取消。打开注册表编辑器，找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\CrashControl\”将AutoReboot键的Dword值更改为0，重新启动后设置即可生效。(6)改变视觉效果WindowsXP在默认情况下启用了几乎所有的视觉效果，如淡入淡出、在菜单下显示阴影。这些视觉效果虽然漂亮，但对系统性能会有一定的影响，有时甚至造成应用软件在运行时出现停顿。一般情况下建议少用或者取消这些视觉效果。选择桌面上“我的电脑”图标，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，打开“系统属性”对话框。选择“高级”选项卡，在其中的“性能”栏中单击“设置”按钮，会弹出“性能选项”对话框(如图4)，可选择“调整为最佳性能”单选框来关闭所有的视觉效果，也可选择“自定义”然后选择自己需要的视觉效果。(7)合理设置页面虚拟内存同样也是在“性能选项”对话框中，选择“高级”选项卡，在其中的“虚拟内存”栏中单击“更改”按钮，接下来选择虚拟内存为“自定义大小”，然后设置其数值。一般情况下，把虚拟设为不小于256M，不大于382M比较合适，而且最大值和最小值最好一样。(8)修改外观方案WindowsXP默认的外观方案虽然漂亮，但对系统资源的占用也多，可将其改为经典外观以获得更好的性能。在桌面空白位置单击鼠标右键，从弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，会打开“显示属性”对话框，在“主题”选项卡选择主题为“Windows经典”，即可将外观修改为更为经济的Windows经典外观。(9)取消XP对ZIP支持WindowsXP在默认情况下打开了对zip文件支持，这要占用一定的系统资源，可选择“开始→运行”，在“运行”对话框中键入“regsvr32/uzipfldr.dll”，回车确认即可取消XP对ZIP解压缩的支持，从而节省系统资源。(10)关闭Dr.WatsonDr.Watson是WindowsXP的一个崩溃分析工具，它会在应用程序崩溃的时候自动弹出，并且在默认情况下，它会将与出错有关的内存保存为DUMP文件以供程序员分析。不过，记录DUMP文件对普通用户则毫无帮助，反而会带来很大的不便：由于Dr.Watson在应用程序崩溃时会对内存进行DUMP记录，将出现长时间硬盘读写操作，要很长一断时间程序才能关闭，并且DUMP文件还会占用大量磁盘空间。要关闭Dr.Watson可打开注册表编辑器，找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\WindowsNT\CurrentVersion\AeDebug”分支，双击其下的Auto键值名称，将其“数值数据”改为0，最后按F5刷新使设置生效，这样就取消它的运行了。同样，我们可以把所有具备调试功能的选项取消，比如蓝屏时出现的memory.dmp，可在“系统属性”对话框中选择“高级”选项卡，单击“启动和故障恢复”栏中的“设置”按钮，并在弹出的“启动和故障恢复”对话框中选择“写入调试信息”为“无”(如图5)。(11)启动硬盘/光驱DMA模式打开“系统属性”对话框，选择“硬件”选择卡中的“设备管理器”按钮，打开“设备管理器”窗口，在设备列表中选择“IDEATA/ATAPI控制器”，双击“主要IDE通道”或“次要IDE通过”，在其属性对话框的“高级设置”选项卡中检查DMA模式是否已启动，一般来说如果设备支持，系统就会自动打开DMA功能，如果没有打开可将“传输模式”设为“DMA(若可用)”。(12)关掉不用的设备WindowsXP总是尽可能为电脑的所有设备安装驱动程序并进行管理，这不仅会减慢系统启动的速度，同时也造成了系统资源的大量占用。针对这一情况，你可在设备管理器中，将PCMCIA卡、调制解调器、红外线设备、打印机端口(LPT1)或者串口(COM1)等不常用的设备停用，方法是双击要停用的设备，在其属性对话框中的“常规”选项卡中选择“不要使用这个设备(停用)”。在重新启动设置即可生效，当需要使用这些设备时再从设备管理器中启用它们。(13)关闭错误报告当应用程序出错时，会弹出发送错误报告的窗口，其实这样的错误报告对普通用户而言几乎没有任何意义，关闭它是明智的选择。在“系统属性”对话框中选择“高级”选项卡，单击“错误报告”按钮，在弹出的“错误汇报”对话框中，选择“禁用错误汇报”单选项，最后单击“确定”即可。另外我们也可以从组策略中关闭错误报告：从“运行”中键入“gpedit.msc”，运行“组策略编辑器”，展开“计算机配置→管理模板→系统→错误报告功能”，双击右边设置栏中的“报告错误”，在弹出的“属性”对话框中选择“已禁用”单选框即可将“报告错误”禁用。(14)关闭自动更新“自动更新”功能对许多WindowsXP用户而言并不是必需的，可将其关闭以节省系统资源。在“我的电脑”上单击鼠标右键，从快捷菜单中选择“属性”命令，选择“系统属性”对话框中的“自动更新”选项卡，勾选“关闭自动更新，我将手动更新计算机”单选框，单击“确定”按钮即可关闭自动更新功能。如果在“服务”已经将“AutomaticUpdates”服务关闭，“系统属性”对话框中的“自动更新”选项卡就不能进行任何设置了。(15)去掉菜单延迟去掉菜单弹出时的延迟，可以在一定程度上加快XP。要修改的键值位置在“HKEY_CURRENT_USER\ControlPanel\Desktop”。修改其下的“MenuShowDelay”键，把默认的400修改为0，按F5刷新注册表即可生效。(16)清除预读文件WindowsXP的预读设置虽然可以提高系统速度，但是使用一段时间后，预读文件夹里的文件数量会变得相当庞大，导致系统搜索花费的时间变长。而且有些应用程序会产生死链接文件，更加重了系统搜索的负担。所以，应该定期删除这些预读文件。预计文件存放在WindowsXP系统文件夹的Prefetch文件夹中，该文件夹下的所有文件均可删除。(17)关闭自动播放功能在WindowsXP中，当往光驱中放入光盘或将USB硬盘接上电脑时，系统都会自动将光驱或USB硬盘扫描一遍，同时提示你是否播放里面的图片、视频、音乐等文件，如果是拥有多个分区的大容量的USB硬盘，扫描会耗费很长的时间，而且你得多次手动关闭提示窗口，非常麻烦。这种情况下我们可以将WindowsXP的自动播放功能关闭。运行“组策略”程序。在组策略窗口左边栏中，打开“计算机配置”，选择“管理模板”下的“系统”，然后在右边的配置栏中找到“关闭自动播放”并双击它，会弹出“关闭自动播放属性”对话框。在其中“设置”选项卡中选择“已启用”，“关闭自动播放”下拉列表中选择“所有驱动器”(如图6)。这样以后就不用担心WindowsXP的“自动播放”功能带来的麻烦了。如果你只是想禁止系统扫描某个驱动器(如USB硬盘)上的文件，可采用下面的方法。先连上你的USB硬盘，让系统将它识别出来。然后打开“我的电脑”，选择USB硬盘上的某个分区，按鼠标右键，会弹出磁盘属性窗口，选取“自动播放”选项卡，将所有内容的类型都选择为不执行操作。如果USB硬盘有多个分区，对所有分区都进行同样的操作，这样当你将USB驱动器拔掉再重新接上时，系统会将USB硬盘识别出来，而不会反复问你是否播放USB硬盘中的文件了。3.加快关机速度WindowsXP的关机速度要慢于启动速度，特别有些任务还需要手工结束，更加延缓了关机速度。因此，要加快关机速度，首先要开启WindowsXP的自动结束任务功能。具体步骤是：从注册表中找到“HKEY_CURRENT_USER\ControlPanel\Desktop”，把“AutoEndTasks”的键值设置为1即可。然后再修改“HungAppTimeout”为“4000(或更小)”(预设为5000)，该键值同样也在“HKEY_CURRENT_USER\ControlPanel\Desktop”下；最后一步再找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Control\”，同样把WaitToKillServiceTimeout设置为“4000”；通过这样设置后的关机速度明显要加快了。够全面吧~~◆二、硬件优化设置◆1、关掉不用的设备

在设备管理器中，将PCMCIA卡、调制解调器、红外线设备、打印机端口(LPT1)或者串口(COM1)等不常用的设备停用，在要停用设备属性对话框中的“常规”选项卡中选择“不要使用这个设备(停用)”。当需要使用这些设备时再从设备管理器中启用它们。◆2、内存性能优化

WindowsXP中有几个选项可以优化内存性能，它们全都在注册表下面位置：HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetControlSession

ManagerMemory

Management

1）禁用内存页面调度（Paging

Executive）

XP会把内存中的片断写入硬盘，我们可以阻止它这样做，让数据保留在内存中，从而提升系统性能。256M以上内存才使用这个设置。把“DisablePagingExecutive”的值从0改为1就可以禁止内存页面调度了。

2）提升系统缓存

必须有256M以上的内存，才激活它。把LargeSystemCache键值从0改为1，一般来说，这项优化会使系统性能得到相当的提升，但也有可能会使某些应用程序性能降低。

3）输入/输出性能

内存大于256M才更改这里的值，这个优化只对server（服务器）用户才有实在意义，它能够提升系统进行大容量文件传输时的性能。建一个DWORD（双字节值）键值，命名为IOPageLockLimit，数值设8M－16M字节之间性能最好，具体设什么值，可试试哪个值可获得最佳性能。这个值是用字节来计算的，比如你要分配12M，就是12×1024×1024，也就是12582912。◆3、启动硬盘/光驱DMA模式

“系统属性”－“硬件”－“设备管理器”，在设备列表中选择“IDE

ATA/ATAPI控制器”，双击“主要

IDE

通道”或“次要

IDE

通道”，在其属性对话框的“高级设置”选项卡中检查DMA模式是否已启动，一般来说如果设备支持，系统就会自动打开DMA功能，如果没有打开可将“传输模式”设为“DMA（若可用）”（在BIOS里也应该要先设为支持DMA）。

◆4、关闭自动播放功能

运行“组策略”程序,在组策略窗口左边栏中打开“计算机配置”，选择“管理模板”下的“系统”，然后在右边的配置栏中找到“关闭自动播放”并双击它，会弹出“关闭自动播放属性”对话框，在其中“设置”选项卡中选择“已启用”，“关闭自动播放”下拉列表中选择“所有驱动器”。

◆5、设置二级缓存容量

WindowsXP有时无法自动检测处理器的二级缓存容量，需要我们手动设置。运行注册表编辑器，找到HKCU_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetControlSession

ManagerMemory

Management,选择Dword值SecondLevelDataCache（如果没有就新建这个值），修改这个值（填时使用10进制）为你的CPU的二级缓存的大小，比如你的CPU的二级缓存是25