刘 程

六安职业技术学院（23700）

1 背景与意义

随着物联网技术的发展，智能家居将家用电器与互联网连接起来，数千个家庭可以通过网络远程控制家用电器。人们可以知道数百公里甚至数千公里外的家中的所有事物，通过Internet查询和存储数据进一步提高了电器的智能性，赋予家庭智能，极大地增强了家用电器的用户体验[1]。

具有体积小、功耗小、价格低廉等特点的单片机无处不在。将硬件电路构建的控制电路转变为数字电路与软件程序结合的方式已广泛应用于工业领域、军事领域、家用电器领域等各个领域。智能云电视、智能变频空调等，单片机的引入可以实现更复杂的控制算法，在我们的日常生活中达到更好的控制效果。我们看到了现在市场上的大多数具有功能单一、智能性差、用户体验差等缺点的风扇仍然是简单的硬件电路结构，但它安装方便，价格低廉，节能。由于电风扇在夏季仍然是不少家庭必备的散热设备，所以有效地改善家用电风扇，应用单片机的多功能自动调温风扇系统设计具有重要的应用价值和研究意义。

2 单片机多功能自动调温风扇系统的设计概况

ATMEL公司创新地采用了更先进的模糊控制和传统的PID控制的89C-u52单片机，采用改变了传统的PID速度调节算法的DS 18b20温度传感器。PID参数可根据转速误差自动调节，实现风机转速的高精度控制。根据环境温度的变化完成家用电风扇实时风扇转速、语音广播和录音、时间显示等功能的改进，采用大量先进的硬件和软件技术，改变风机的基本功能，增加了电风扇的智能化，使电风扇具有良好的应用前景。这也是智能家居在家用电风扇领域的有效尝试。

近年来，大多数都采用传统的PID控制算法，这对改善家用电风扇的研究帮助较少。尽管有许多设计只是简单的开环速度控制，可以根据周围的温度自动调节速度，但是电风扇的速度控制精度较差，没有增加负速度反馈，并且使用的速度控制算法相对简单，电风扇转速的控制精度当负载变化或电源电压不稳定时将明显降低[2]。在传统PID控制算法的基础上，设计人员增加了智能控制领域的模糊控制，通过模糊控制算法实时动态调整，根据不同的速度误差实时调节。PID控制器的比例、积分和微分参数大大提高了风扇速度控制的动态特性和抗干扰性，增加了更多的自动温度调节风扇系统，集成了多种功能，并能高精度控制风扇转速。

3 多功能自动调温风扇系统设计的功能

可以准确收集当前环境温度，使电风扇温度传感器具有“感知”当前环境温度的能力，实现准确收集当前环境温度的功能，为实现智能电风扇提供了前提条件。

建立了直流电动机的控制模型，通过MATLAB仿真软件的Simulink工具箱实现模糊PID电动机速度控制算法。采用PID控制算法，根据速度偏差的变化，合理地配置了模糊控制器，建立了输入输出的隶属函数和模糊规则库，通过模糊控制器提高PID控制器的比例、积分和微分参数精细调节，使电风扇直流电动机的转速系统更加准确，快速达到设定转速，无静差，精度高[3]。

实现电风扇各种运行方式的功能。在固定档运行模式下，电风扇以2 000 r/s运行第一档，以1 200 r/s运行第二档，以800 r/s运行第三档。用户通过矩阵键盘输入在设定温度运行模式下要设定的温度。在满足了用户不同需求的自主运行模式下，电风扇的多模式运行功能极大地提高了电风扇的智能性和舒适性。

当用户在电风扇前时，用于检测一定范围内是否有使用者的红外热释电传感器可以自动启动；当使用者离开时，它可以自动关闭。电风扇具有对使用者的自我感应能力。

使用DS 1302时钟芯片精确计时，这种时钟芯片可提供纽扣电池功能以及温度、速度、时间的实时显示功能，即使在系统关闭电源后仍可以正常计时，直接显示温度、速度和时间。