《基于单片机的的智能睡眠风扇设计》3300字

基于单片机的的智能睡眠风扇设计目录TOC\o"1-2"\h\u31984基于单片机的的智能睡眠风扇设计 125258摘要 125052关键词：睡眠灯，红外传感器，单片机 124659第一章引言 223641.1课题开发背景 262151.2课题的研究现状及未来发展 210690第二章硬件设计 2260262.1主要研究内容 272572.2系统结构设计 3181172.3方案选择 329446第三章硬件电路的设计 4263413.1STC89C52主控制器设计 4286293.2电源电路模块 5317563.3红外传感器模块 592803.4睡眠灯模块 6162023.5蓝牙音箱模块 711973.6原理图总图 715542第四章系统软件设计 8227714.1主流程框图和总程序 8246754.2红外检测程序设计 831247第五章硬件实物及调试 940355.1系统调试 936925.2keil开发系统简述 10233805.3设计实物图 1016740第六章总结 12摘要在当代技术的不断发展以及科学技术的不断进步中，人类的生活水平都在不断地持续改进中，智能产品的出现无非是巨大的进步，数据表明，人类花在睡眠上的时间大概是人生命的1/3。良好的睡眠质量可以保持人类最基本的健康。《2021年运动与睡眠白皮书》最新发布的数据显示中国存在睡眠障碍的有超过三亿多人，其中上班人群与升学人群占了绝大数比例，所以作为普通家用电器中的睡眠灯也需要顺应时代的潮流、科技的发展走向智能化，这是大势所趋。关键词：睡眠灯，红外传感器，单片机引言课题开发背景在当代技术的不断发展以及科学技术的不断进步中，人类的生活水平都在不断地持续改进中，智能产品的出现无疑是巨大的进步。数据表明，人类的一生的1/3都花在睡眠上。良好的睡眠质量是人类健康的基础。《2021年运动与睡眠白皮书》最新发布的数据显示中国存在睡眠障碍的有超过三亿多人，其中上班人群与升学人群占了绝大数比例，所以作为普通家用电器中的睡眠灯也需要顺应时代的潮流、科技的发展走向智能化，这是大势所趋。伴随着人们工作压力水平的提高，许多人因为种种因素会有入睡困难的情况，就会导致睡眠不足，长久以往就会对身体产生不可逆的负荷和损伤。因此，设计一种能够帮助促进睡眠的智能睡眠风扇还是有必要的，本文通过完成智能风扇的装置设计。采用C51单片机作为主控制器，复位电路和红外传感为辅，进行一个工作状态的转换，通过视觉与听觉让人放松神经，从而可以更好的进行睡眠。课题的研究现状及未来发展目前市场上的睡眠风扇的功能还处于一个单一的状态，也就是说睡眠风扇发展功能这块前景还是挺广阔的，针对于产品而言，消费者的心理通常在两个方向发展。一方面，他们渴望新颖和奢华，另一方面，他们渴望普通的朴素。这种复杂的心态给消费者带来了对产品丰富且精致的需求，所以睡眠灯不仅在功能上可以有发展，正对于设计也有足够的市场需求。硬件设计2.1主要研究内容本设计是在红外感应人体，进行人体感应从而进行一系列相关的工作，当人体红外感应器感应到人体的时候，风扇开始运转工作，当人体超出感应范围时，风扇停止工作，有效的减少了人离开风扇还在工作运转的问题，减少了能耗从而进一步实现了绿色环保低碳生活的理念，将客户的需求实现最大化，走社会主义可持续发展道路。2.2系统结构设计我们所设计的智能睡眠风扇分别由电源电路模块、红外人体传感器模块、复位电路模块、单片机模块还有睡眠灯模块5个部分组成。本设计的整体结构如图2.1所示。图2.12.3方案选择2.3.1主控芯片选择选择方案①：本设计采用单片机芯片STC82C52作为主控制。这个MCU的引脚有40个，40个里面有32个是I/O端口，这里面还具有外部中断两个端口，这个MCU还有3个16位定时器以及全双工串行端口一个。选择方案②：采用Arduino为单片机的一个主控芯片。该单片机具有14个IO端口，其中6个IO端口可用作PWM，6个通道支持模拟输入选择方案③：STM32F103C8T6可以作为本设计的一个控制芯片。这个是由ARMCortex-M所提供基础的一个32位微控制器，其存储容量为64KB。该控制器有48个引脚，工作电压支持2-3.6V。该频率支持高达72MHz。从上述选择方案来看，选择方案一的主控芯片功能完全可以支持本设计，并且参考代码也非常多，开发起来也比较方便。因此，总而言之，本设计采用STC89C52芯片作为单片机主控芯片。2.2.2人体红外传感器选择选择方案①：型号为HC-SR501的是一个以热电效应为基础而工作的人体热电运动传感器，不仅可以检测人体或动物等发出的红外线，这个传感器模块还可以旋转两个旋钮调整为三米到七米的一个红外的检测范围，延迟时间为5秒左右。选择方案②：RD624检测红外辐射是通过检测温度变化进行工作的，主要就是用双重灵敏度方法来抗干扰通过遏制住温度，从而将传感器的性能提高以及工作稳定。综上，本设计选择HC-SR501作为最佳方案。第三章硬件电路的设计3.1STC89C52主控制器设计STC的STC89C52芯片是一种能耗很低但是性能很高的一种CMOS8位微控制器，大概有八千大小的字节的系统可编程闪存在这个芯片里。非常典型的MCS-51内核也用在了这个芯片上，而且经过了很多次的优化和改进这个芯片与之前的相比多了许多功能，STC89C52就可以编程并迅速地存储在这个带有8位CPU的智能芯片上，大部分灵活且高效的控制应用程序就是通过这个芯片来解决的。芯片STC89C52的引脚图如下图3.1所示图3.13.2电源电路模块本设计中电源电路为整个设计提供一个能源供电；所设计的智能风扇由交流电供电，电源电路产生了其他电路工作所需要的+5v、-5v。模块连接如图3.2所示。图3.23.3红外传感器模块本设计中的红外传感器主要就是检测是否有人从而使风扇进行运转，红外检测模块的信号输出口连接着芯片引脚的P0.7口，VCC连接着5v电源，GND与底线连接着，并且当检测到有人体存在的时候传感器的信号检测模块输出为高电平。红外检测模块连接如图3.3。图3.33.4睡眠灯模块通过6个LED灯来实现照明功能，具有两种模式，一种是可以全亮可以起到一个小台灯的作用，另一个是切换状态通过流水灯的方式，有利于为客户建造一个舒服的睡眠环境，同时采用了LED材料，极大程度上实现了节能环保，大大降低能耗，促进节能减排行动。模块连接如图3.4所示。图3.43.5蓝牙音箱模块本设计中采用P0.0端口来连接蓝牙音箱来达到播放用户自己喜欢或者帮助睡眠的一些音乐，从而为了达到放松身心的一个目的。模块连接如图3.4所示。图3.53.6原理图总图第四章系统软件设计4.1主流程框图和总程序主程序是此设计功能的主传送程序，所有子程序必须在主程序中初始化，不包括睡眠灯以及蓝牙音箱模块；接通电源后按下对应开关后即可开启对应的睡眠灯模块和蓝牙音箱模块即可，同时风扇在红外感应到有人后开始工作。主程序框图如图4.1：图4.14.2红外检测程序设计本设计的控制核心是以STC89C52单片机为基础结合了智能风扇以及人体红外传感器模块。根据本设计中要实现的具体的功能情况，以及要考虑硬件电路的一个复杂性，还有成本性能以及软件编程实现的难度以及睡眠灯的一个情况。控制器主要是由传感器模块以及还有控制模块一块组成的，而这个传感器模块则主要是由人体红外传感器组成的，单片机则组成控制模块。本设计系统的工作原理如下：电源连接且系统启动后，检查P3.2端口是否为高电平。如果为高电平，则意味着有人在场，并且风扇开始工作。当检测到P3.2为低电平时，风扇不工作。图4.2第五章硬件实物及调试5.1系统调试本设计使用了KeiluVision2来进行的程序的编写及调试。5.2keil开发系统简述Keil是兼容性很强的一个单芯片C语言开发系统软件，和普通的汇编语言比较，C语言在功能使用方面，结构构造层面，用户编写可读性和程序可维护性方面具有十分明显的优势，所以很方便用来学习和使用。而且Keil系列软件提供了一个十分完整的开发程序，包括C语言编译器，宏汇编，链接器，库的管理和强大的仿真调试器等，并且通过集成的良好的开发环境将这些部分最优的组合在一起。5.3设计实物图如图5.3.1所示，本设计包括人体红外感应、按键控制和流水灯以及蓝牙音箱模块。图5.3.1接通电源后，如果红外感应可以感应到人体的存在，风扇就会开始工作运转，按下相对应的按键，流水灯和蓝牙音箱即可开始工作，此时就可以把自己的手机蓝牙跟音箱连接到一起就可以播放自己喜欢的音乐。如下图5.3.2所示。图5.3.2第六章总结本设计是通过C51单片机为主要控制器的一个智能睡眠灯风扇控制设计系统。其中红外人体感应模块用来检测附近有没有人，如果检测到有人的话，风扇就会自动开始工作。按下相对应的按键的话，按键所对