孙景伟 丁学用

摘 要：该设计以STC89C52单片机处理器为核心，硬件电路结合了DHT11温湿度传感器、LCD显示模块、降温装置，蓝牙模块等器件。该系统将DHT11温湿度传感器采集到的数据传送给单片机，通过单片机的处理将相关结果传给LCD显示模块显示，并判断相关数据，如果是温度过高将会开启降温模块，并报警。本系统还能通过手机APP的操作来控制降温装置（风扇），而风扇会根据APP的相关指令操作。本系统采取手机APP控制来代替传统的人工方式，方便了人们的生活。

关键词：智能风扇;智能化;温湿度传感器

0 引言

传统风扇对气温的改变没有相应的办法，温度变化对所涉及风扇转速的要求不能很好地满足，例如在一些大功率的电子产品中，风扇系统是通常解决散热问题的主要设备，本文利用风扇吹出的风带走系统内产生的热量，从而降低电子元器件被烧坏的概率[1]。如果想要电子产品不被烧坏就要用大功率、转速高的、吹出的风量大的风扇系统。然而，风扇所产生的噪声与它的功率高低有关，若想要噪声小，就要调小风扇的转速，而这会导致电子元器件的温度的增高，寿命降低，增加了电子元器件烧毁的可能性。为了解决上述问题，本设计采用了精度较高的温湿度传感器TH11、蓝牙模块等。这套系统由单片机控制，可以实时显示所处环境的温湿度状况，也可以用手机APP控制风扇，也可以设置温湿度的范围，以及报警等功能。

1 基本原理

1.1  系统整体框架结构

本系统处理器部件采用的是STC89C52单片机，单片机与电阻、电容、晶振组合连接，形成了单片机的最小系统。而其他模块围绕处理器系统展开设计组合连接。DHT11温湿度传感器采集了周围环境的温度及湿度状况后，将所采集的数据传输给单片机处理[2]。按键是系统的输入设置模块，它可以设置温湿度的工作范围。输出有两种方式，一种是采用1602液晶显示传感器所采集的温湿度结果，另一种是采用蜂鸣器报警、LED指示灯报警。本系统还可以使用蓝牙连接手机APP来控制风扇的低速、中速、高速、停止等操作。

本系统是由STC89C52单片机处理器电路、模拟降温（风扇直流电机）、蓝牙模块、DHT11温湿度传感器模块、按键输入设置模块以及系统电源电路等结合构成。

1.2 核心器件选择

系统控制器模块采用STC89C52单片机，其可靠性好、尺寸小、性价比高、接口丰富、成本低廉、所需要的电压功耗低等优点，在工业、家用电器等很多领域得到迅速地发展以及大范围的推广。单片机STC89C52具有很快的运算速度，其软件编程的灵活性也比较高，可以通过特定的软件编写程序从而实现自己想要的功能。

温湿度模块选用DHT11作为温湿度检测模块，DHT11是一款数字输出的复合传感器，包含一个电阻式感湿元件和NTC式温度检测元件，可测20%～90%RH湿度，误差5%RH，0～50 ℃，误差为2 ℃[3]，且产品价格低廉、线路简单等优点。此外，采用液晶1602（LCD）屏作为本系统的显示模块，该模块可以很好地去控制，硬件结构不复杂，线路连线也简单，且LCD液晶屏所显示的内容更丰富，字符优美，是数码管无法比拟的，液晶屏1602还具备价格实惠、显示清楚等优点。

2 系统的主程序设计

2.1  软件的开发环境

Keil C51是美国Keil Soft-ware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，Keil提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（μVision）将这些部分组合在一起[4]。软件易操作、简单实用，对于开发设计系统有很大的帮助，所以深受开发人员的喜爱。

2.2  主程序的设计

程序首先对液晶显示屏1602进行初始化，再启动系统报警值。其次，开始读取并显示温湿度的测量结果。最后，来判断刚刚读取到的温湿度是否超出设定的警报范围，如果温度过高导致报警就启动蜂鸣器报警和LED灯报警，同时风扇旋转启动降温装置。

在单片机读取到传感器DHT11温度以及湿度测量结果之前，单片机要向传感器传输启动信号。传感器接收到这个启动信号之后，将从休眠模式转化为工作模式，对所处环境的温度和湿度进行测量，再把所测量的湿度、温度、校验字节等数据按顺序传送给单片机。单片机接收到数据后，计算数据是否有错误，如果有錯误就直接丢掉这一次的数据，没有错误就将它保存起来并传送给液晶显示屏进行显示[5]。

3系统调试

3.1 实物的调试

将编译的程序通过软件烧进单片机主控制器里，检查实物焊接是否达标，再进行实物硬件的测试检查，对已经焊接好的板子用万用表、示波器进行调试检查，确保板子上的各个元器件都能正常运作。

3.2 实物的测试

经过测试，系统测试一切正常，当设置本系统的温湿度范围时，按下设置按键，液晶屏上的光标开始闪烁，通过按键加或减来修改温湿度的范围，1602屏上的第一行是温度的设置范围，第二行是湿度的设置范围如图1所示，如果传感器DHT11检测到环境的温度高于系统所设置的温湿度范围时，风扇开始转动，蜂鸣器开始报警，同时相应的LED指示灯会亮起，如图2所示。

4   结语

该系统采用DHT11传感器模块来采集所处环境的温湿度，通过按键模块设置报警的温湿度范围，并通过1602液晶屏显示所采集的温湿度结果，如果超过报警范围，系统将采取降温措施风扇开始转动，蜂鸣器开始报警。该设计也可以通过蓝牙连接到手机APP，通过手机APP操作风扇的转速以及风扇转动的时间。本设计所采用的方案及元器件以及线路设计都是经过了严格论证选择。该智能风扇系统包含以下功能：（1）可以同时进行温度和湿度的测量，其测量结果在液晶显示屏1602上进行实时的显示。（2）可以采用按键去设置温度和湿度的报警范围。（3）一旦传感器采集的值超过系统所设置的报警范围，蜂鸣器就会自动发出警报的声音。（4）有相应的发光二极管指示是哪个部分的数据超出设定的范围。（5）如果所处环境的温度过高，蜂鸣器将会自动发出警报，并且降温装置（风扇）将会自动开启;若所处环境的温湿度降低到所设置的温度，蜂鸣器停止警报，风扇也停止转动。（6）可以通过手机蓝牙连接该系统并通过手机APP来控制风扇的低速、中速、高速、停止、低速旋转1分钟后停止、中速旋转1分钟后停止、高速旋转1分钟后停止等操作。

[参考文献]

[1]刘英明.智慧农业生产环境无线监测管理系统设计[J].科技广场，2016（11）：55-57.

[2]刘春雅.单片机最小系统制作在教学中的应用研究[J].轻工科技，2015（8）：61-62.

[3]张艳丽，杨仁弟.数字温湿度传感器及其应用[J].工矿自动化，2007（3）：17-19

[4]王伟.基于PROTEUS与KEIL C51软件平台的单片机仿真教学[J].电子制作，2015（13）：78-85.

[5]TEPLOV V Y，ANISIMOV A V.Thermostatting System Using a Single-Chip Microcomputer and Thermoelectric Modules Based on the Peltier Effect[J].Instruments & Experimental Techniques，2002（3）：408-411.

（编辑 姚 鑫）