摘 要本文选择了“基于单片机的智能风扇控制系统设计”作为研究课题，设计了一款以51单片机作为主要控制芯片的智能控制系统，实现了预期设立的性能指标，使得风扇能够实现对周围人体检测而实现启闭并且根据环境温度自动调整风速的功能，突破了目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低了现有产品的功耗参数，大大提升了现有产品的性价比，实现了智能风扇控制系统的改进和优化，使得本次毕业设计非常有意义。笔者所设计的这款自动控制系统经历了硬件系统和软件系统的设计和优化，在硬件上以最少的元器件和最低的成本构建了一个完整的硬件系统；在软件上以最流畅的代码运行方式实现了对硬件的控制，如果将这款智能风扇控制系统进行大量生产并将之投向市场，能够大大降低这种产品的成本。
目录
一、 引言 1
（一） 智能风扇的发展背景 1
（二） 智能风扇系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 常用单片机的比较与选择 3
（二） AT89C51单片机介绍 3
（三） DS18B20温度传感器介绍 4
（四） 红外遥控发射与接收模块 5
（五） 人体检测传感器 6
（六） 风扇驱动电机介绍 7
（七） LCD1602显示器概述 7
三、 硬件系统设计 9
（一） 智能风扇系统结构框图设计 9
（二） 最小系统设计 9
（三） DS18B20温度传感器电路设计 10
（四） 红外遥控接收头电路设计 11
（五） 人体检测传感器模块电路设计 12
（六） 风扇驱动电路设计 12
（七） 显示器电路设计 12
四、 软件系统设计 14
（一） 智能风扇主程序流程图设计 14
（二） DS18B20温度传感器工作流程设计 15
（三） 红外遥控信号接受工作流程设计 16
（四） 人体检测传感器工作流程图 16
（五） 风扇加减风速驱动流程设计 17
（六） 显示器工作流程设计 17<
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br /> 五、 实物制作与安装 19
（一） 硬件调试 19
（二） 问题总结 19
总 结 22
参考文献 23
致 谢 24
附录一 原理图 25
附录二 元件列表 26
附录三 程序 27
一、引言
智能风扇的发展背景
本文将要介绍一种通过51单片机作为主要控制器来实现的一款智能型智能风扇控制系统，这款系统的实现将突破目前市面上相关产品的平均性能，并且在功能上将得到较大的扩展。智能风扇系统已经在人们的生产生活中出现了较长一段时间，起初在单片机技术还未成熟并推向使用前，逻辑电路以及CPLD等一些具有逻辑运算功能的芯片在控制届大行其道，是大多数控制系统的首要选择，通过这些具有简单运算功能的芯片能够实现一些常见的按键检测、报警器驱动以及数码管显示等功能，这一时期的智能风扇控制系统已经具有了一些简单的功能设置、报警信号发出以及测量参数显示等基本功能，但是离今天以单片机等微处理器作为主控器的智能风扇控制系统还具有相当大的一段距离，无论是在功能还是用户使用体验上，都不能最大满足用户的需求。在这一现状下，智能风扇控制系统的设计师们意识到只有采用更高性能并且集成度更高的控制器芯片才能够设计出具有突破意义的产品来，因此在二十世纪九十年代当单片机生产技术和使用方法得到大规模的普及之后，各行各业的电子设计师们开始了对单片机系统的开发，其中在智能风扇控制系统领域，设计师们将以往的逻辑门电路或者cpld等一些主控器进行剔除，接着将微处理器芯片进行嵌入，通过程序代码的编写和编译并烧写，这样就使得智能风扇控制系统具有了一定程度的智能意义，因为它将设计师的思想换算成软件代码并下载到了微处理器芯片中进行对智能风扇控制系统中其他模块的驱动，实现具有一定智能化的操作。另外通过单片机等微处理器的嵌入，能够更好的实现智能风扇控制系统与用户之间的交互，由于单片机等芯片具有几十个甚至上百个管脚，因此能够实现更多模块的驱动。本次毕业设计就将以C51单片机来作为主控器，设计一款能够突破现有产品性能，改进目前相关产品所存在的普遍缺点，并且能够通过软硬件的不断优化，将控制系统的功耗降到最低。
智能风扇系统的国内外发展现状
国内外大多数企业已经普遍掌握了生产制造中高以上性能的智能风扇控制系统产品，但一些具有高端性能的智能风扇产品只占有很少的比例，这些顶尖技术只有世界上一些少有国家或者研究团队掌握，因此生产成本非常高，导致这些高端产品并不能够在市面上进行普及。许多科研单位和研究小组为了打破这种局面，开始着重开始对智能风扇控制系统进行研究，不但在硬件上更在软件上寻找突破口，使用更高性能的传感器和更先进的处理器来构建智能风扇系统的整体框架，相信这种少有高端技术垄断的局面在不久的将来很快会被打破。
（三）本文主要研究内容
本文在智能风扇发展背景的基础上选择了智能风扇作为研究课题，考虑到这种控制系统目前的生产成本处于一种较高的位置，使得相关产品的性价比一直上不去，这种现象的关键在于其内部主控芯片以及其他模块的造价昂贵以及开发成本高，因此本文选用了具有超高性价比以及较低功耗的51单片机作为控制系统的主控器件，并结合其他的低价模块，设计一款能够实现自动控制功能的智能风扇系统，并实现以下功能指标。
1、采用C51单片机作为主控器件，并通过C语言进行程序开发；
2、使用价格低并且显示效果良好的LCD1602液晶屏作为显示模块；
3、采用+5V直流电压进行系统供电。
4、具有温度采集功能；
5、在自动挡模式下，风速大小根据温度而自由调整；
6、在人工档模式下，风速大小受人工设定；
7、具有感应周围环境是否有人存在的功能，当周围无人时，30秒后风扇自动关闭；
8、可通过红外遥控器操纵控制系统。
二、方案选择及元器件介绍
（一）常用单片机的比较与选择
本文结合了自身当前的知识掌握情况以及对于单片机的学习经历，最终制订了两个单片机的待选方案。
第一个方案是选用ATMEL公司的AT89C51单片机，C51单片机的数据处理宽度为八位，如果采用该单片机作为本次毕业设计的主控单片机，那么将能够带来极高的性价比，目前AT89C51单片机的平均价格为2RMB左右，作为系统的主控核心，成本能够控制在如此之低的水平，那么能够大大地提高控制系统的性价比。另外大学三年中对于AT89C51单片机的学习过程中，对其内部21个寄存器的配置以及使用已经有了很充分的经验和操作经历，因此如果使用AT89C51单片机，那么将能够给本次的毕业设计的成功带来足够的保障性。在电路构建方面以及PCB布局方面，由于AT89C51单片机体积较大，40个管脚全部采用直插形式，没有任何贴片引脚，因此对于PCB的布局以及焊接工作，能够大大降低设计难度，并且也能够在一定程度上增强系统的稳定性。
第二个方案时选用ATMEL公司的AVR单片机，所谓的AVR单片机指的是一种经过技术改进的并且采用RISC指令结构的单片机，其名称AVR的由来——该单片机是由ATMEL公司的A和V两位员工（A和V是他们名字的首字母）共同设计出来的，在51单片机的基础上，去除51单片机的复杂指令结构，而采用RISC指令结构，因此去RISC的首字母R，将A、V和R三个字母相连，这就是AVR单片机名称的由来。AVR单片机在一定意义上来讲，是51单片机的一种改进品，因为随着单片机技术的飞速发展，一开始设计人员威乐增强51单片机的稳定性，因此将外部输入的时钟频率经过多次分频，使得51单片机的主频变得非常小，通过牺牲主频的方式来保证单片机的稳定性。而AVR单片机经过了内部结构的改进，使得单片机不用经过大幅度分频，就可在较高速的主频频率下就能够稳定的工作，因此AVR单片机的运行速度相对来说比51单片机要高。AVR单片机的管脚封装形式与51单片机相同，同样能够大大有利于系统电路以及PCB布局的设计。

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