【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 將由 DS18B20 芯片采集到的實(shí)時(shí)溫度與軟件設(shè)置的溫度參數(shù)值做對(duì)比，用 口控制三極管 9012 的導(dǎo)通和截止，通過(guò) PWM 調(diào)速方式使風(fēng)扇在某一溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)低速、中速或者快速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)溫控風(fēng)扇的智能控制?？紤]到系統(tǒng)設(shè)計(jì)重在對(duì)現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行模擬，具有一定的實(shí)驗(yàn)性，所以本次采用的風(fēng)扇就是一般的電腦風(fēng)扇。 防盜報(bào)警模塊蜂鳴器工作原理簡(jiǎn)介：當(dāng)控制端口通以不同頻率及不同占空比的信號(hào)時(shí)蜂鳴器將發(fā)出不同強(qiáng)度及不同頻率的聲音。由于其具有比傳統(tǒng)的喇叭體積小，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，所以此次提示音電路選用蜂鳴器，具體電路如圖 28。 圖 28 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路本模塊用一個(gè) 9012PNP 三極管作為蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)，蜂鳴器的負(fù)極接到地，當(dāng)基極 b 為低電平時(shí)三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出聲音。當(dāng) b 極為高電平時(shí)三極管不導(dǎo)通，蜂鳴器不工作。 連接一個(gè)按鍵開關(guān)來(lái)切換正常模式和防盜模式。通過(guò)單片機(jī)的 口控制其發(fā)出報(bào)警聲音，當(dāng)溫度太高或發(fā)生火災(zāi)時(shí)蜂鳴器長(zhǎng)鳴以提醒樓宇人員，當(dāng)開啟防盜模式時(shí)如果有小偷入侵時(shí)蜂鳴器發(fā)出連續(xù)的報(bào)警聲。3 基于熱釋人體紅外的智能溫控風(fēng)扇及照明控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 光度采集模塊與照明控制模塊的軟件設(shè)計(jì)本模塊的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于硬件部分的設(shè)計(jì)，軟件部分相對(duì)而言較為簡(jiǎn)單，只要將 LM393 的兩個(gè)輸出 out1 和 out2 分情況討論即可（見表 31） 。表 31 開燈情況表Out1 Out2 光線強(qiáng)度 開燈數(shù)H L 強(qiáng) 0L L 一般 1L H 弱 2該部分的軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖 31： 開始O u t 1 = = 1 , o u t 2 = = 0O u t 1 = = 0 , o u t 2 = = 0O u t 1 = = 1 , o u t 2 = = 1L e d 1 = 1 , l e d 2 = 1L e d 1 = 0 , l e d 2 = 1L e d 1 = 0 , l e d 2 = 0Y e sN oY e sN oY e sN o圖 31 光度采集模塊與照明控制模塊的軟件流程圖將 LM393 的兩個(gè)輸出 outout2 分別與單片機(jī)的 和 相連，將兩個(gè) LED 燈的控制端（低電平時(shí)亮燈）分別與單片機(jī)的 和 相連，通過(guò)不斷檢測(cè)單片機(jī)的這四個(gè) I/O 口的高低電平來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的控制。如果out1out2 分別為高電平和低電平，單片機(jī)的 和 就都輸出高電平，從而實(shí)現(xiàn)不開燈的操作；如果 out1out2 都是低電平，那么單片機(jī)的 就輸出低電平， 輸出高電平，從而實(shí)現(xiàn)開一盞燈的操作；如果檢測(cè)到 out1out2 分別是低電平和高電平，那么 和 就都輸出低電平，這就實(shí)現(xiàn)了開兩盞燈的操作。 人體感應(yīng)模塊的軟件設(shè)計(jì)人體感應(yīng)模塊的硬件電路接口只有一個(gè)與單片機(jī)實(shí)行通訊，當(dāng)有人出現(xiàn)在其感應(yīng)距離內(nèi)時(shí)即被觸發(fā)，這時(shí)輸出電平為高電平；如果沒有人出現(xiàn)在感應(yīng)距離之內(nèi)即不被觸發(fā)，此時(shí)輸出的電平為低電平。該模塊的軟件流程圖如圖 32所示，圖中的 body 定義為與單片機(jī)相接的 口。如果有人， 則為高電平，如果沒人， 則輸出低電平，這樣通過(guò)不斷地檢測(cè) 口的高低電平就可以判斷出是否有人出現(xiàn)。 輸出低電平（ b o d y = = 0 ）是否有人開始輸出高電平（ b o d y = = 1 ）是否圖 32 人體感應(yīng)模塊的軟件流程圖 溫度控制風(fēng)扇模塊的軟件設(shè)計(jì)由于采用了 DSl8B20 單總線的通訊協(xié)議方式，所以軟件模塊在遵循芯片的通訊時(shí)序圖的同時(shí)通過(guò)操作單片機(jī) I/O 口的高低電平來(lái)進(jìn)行相關(guān)的操作，具體參考 頭文件的軟件設(shè)計(jì)。通過(guò) 口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，然后將處理得到的溫度數(shù)值作為風(fēng)扇風(fēng)速檔次的選擇依據(jù)。風(fēng)扇的風(fēng)速通過(guò)調(diào)制不同的 PWM 來(lái)控制，通過(guò)拉高拉低 IO 口電平來(lái)控制三極管的導(dǎo)通與截止控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。該部分的軟件流程圖如圖 33 所示，首先利用 DS18B20 不斷地采集室內(nèi)的溫度，并將處理得到的溫度值不斷地通過(guò) 1602 液晶顯示器實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)。如果溫度低于 27 度，則將風(fēng)扇控制端口 置為高電平，使風(fēng)扇處于靜止?fàn)顟B(tài)；如果溫度高于 27 度但低于 28 度，系統(tǒng)則運(yùn)行慢速函數(shù)；如果溫度高于 28度但低于 30 度，系統(tǒng)則運(yùn)行中速函數(shù)；如果溫度高于 30 度但低于 40 度，系統(tǒng)則運(yùn)行快速函數(shù)；如果溫度高于了 40 度蜂鳴器則發(fā)出報(bào)警的聲音。 開始D S 1 8 B 2 0 采集溫度1 6 0 2 顯示當(dāng)前溫度溫度 = 2 7 176。溫度 2 8 176。溫度 3 0 176。否是風(fēng)扇慢速風(fēng)扇中速溫度 4 0 176。 風(fēng)扇快速報(bào)警是否是否是否不開風(fēng)扇結(jié)束圖 33 風(fēng)扇控制模塊的軟件流程圖 系統(tǒng)軟件流程總圖在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)首先得將系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作，如對(duì)溫度采集模塊的DS18B20 溫度傳感器以及 1602 液晶顯示器進(jìn)行初始化，其中對(duì) LCD1602 的初始化操作包括清屏、功能設(shè)置、顯示與不顯示設(shè)置和輸入模式設(shè)置。系統(tǒng)初始化之后首先應(yīng)該判斷當(dāng)前的工作模式，然后再根據(jù)工作模式來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的操作。本系統(tǒng)上電時(shí)系統(tǒng)工作在正常模式（通過(guò)按鍵來(lái)切換工作模式） ，以溫度傳感模塊不斷地采集室內(nèi)溫度，并通過(guò) LCD1602 不斷的顯示當(dāng)前溫度值。在正常模式下如果有人，那么系統(tǒng)則既要不斷采集溫度又要不斷地檢測(cè)室內(nèi)的光線強(qiáng)度，然后根據(jù)二者來(lái)對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制；而如果正常模式下室內(nèi)沒有人，那么就不要打開任何用電設(shè)備以避免不必要的浪費(fèi)。按鍵一次之后系統(tǒng)便進(jìn)入防盜模式，這時(shí)仍然選擇不斷地檢測(cè)室內(nèi)的溫度以便能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)從而做出迅速有效的處理，同時(shí)系統(tǒng)不斷地掃描是否有人闖入，一旦檢測(cè)到有人闖入那么系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出連續(xù)的報(bào)警聲。在聽到報(bào)警聲之后，安保人員可按鍵確認(rèn)相關(guān)信息并取消報(bào)警聲，然后通過(guò)復(fù)位鍵將系統(tǒng)復(fù)位，這時(shí)系統(tǒng)重新處于有效的工作狀態(tài)。系統(tǒng)的軟件流程總圖如圖 34 所示。開始系統(tǒng)初始化是否啟動(dòng)防盜模式溫度采集溫度是否過(guò)高是否有人關(guān)閉風(fēng)扇燈管溫度采集光度采集風(fēng)扇 、 燈管開在合適檔位是否有人是否否是是否否溫度是否過(guò)高報(bào)警是1 6 0 2 顯示當(dāng)前模式 、 溫度1 6 0 2 顯示當(dāng)前模式 、 溫度是是否圖 34 系統(tǒng)軟件流程總圖4 基于熱釋人體紅外的智能溫控風(fēng)扇及照明控制系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試硬件電路由萬(wàn)能板搭建焊接而成，之后分模塊一一進(jìn)行調(diào)試。首先是調(diào)試LED 燈、蜂鳴器以及風(fēng)扇，因?yàn)檫@些都是低電平有效的，所以通過(guò)編程觀察當(dāng)與其相接的單片機(jī) I/O 口輸出低電平時(shí)它們是否都能正常工作，結(jié)果表明 LED燈都能正常發(fā)光、蜂鳴器能發(fā)出鳴叫聲、風(fēng)扇能正常旋轉(zhuǎn)。其次調(diào)試的是人體感應(yīng)模塊，當(dāng)接入+5V 電源后，該模塊能正常地被觸發(fā)，即當(dāng)有人出現(xiàn)時(shí)能輸出高電平，而將整個(gè)模塊用紙包裹起來(lái)時(shí)則輸出低電平。隨后便調(diào)試光度采集模塊，先通過(guò)改變室內(nèi)光線強(qiáng)度（強(qiáng)、一般、弱）測(cè)出光敏電阻兩端三組不同的電壓值，然后分別從強(qiáng)和一般以及一般與弱兩組之間選出兩個(gè)電壓作為參考電壓，并通過(guò)滑動(dòng)變阻器來(lái)達(dá)到參考電壓值。然而在調(diào)試的過(guò)程中，理論上當(dāng)LM393 的同相端電壓低于反相端電壓時(shí)輸出低電平，而同相端高于反相端電壓時(shí)則會(huì)輸出高電平，可是多次調(diào)試卻發(fā)現(xiàn)本應(yīng)輸出高電平的情況輸出的卻是0V，隨后在查了 LM393 的芯片資料之后才知道它（集電極開路輸出）只有接上拉電阻才能輸出高電平，果然，在接了 10K 的上拉電阻之后輸出了高電平。對(duì)于溫度采集與顯示模塊，難點(diǎn)在于軟件的設(shè)計(jì)，本次采用 Keil uvision4 來(lái)編寫程序，使用 STC_ISP_V483 來(lái)下載程序。由于想通過(guò)按鍵來(lái)切換當(dāng)前工作模式，所以必須編寫按鍵掃描程序。剛開始調(diào)試的時(shí)候沒有加按鍵程序只單獨(dú)操作溫度的采集與 1602 顯示，調(diào)試結(jié)果能顯示默認(rèn)的正常模式以及當(dāng)前室內(nèi)的溫度，可是當(dāng)加入按鍵程序來(lái)切換模式的時(shí)候卻出現(xiàn)了問(wèn)題。一開始是按鍵要按多次系統(tǒng)顯示部分才有反應(yīng)，即由正常模式切換至防盜模式或者由防盜模式切換至正常模式，于是考慮這是按鍵失靈的問(wèn)題，然后換了一個(gè)新的按鍵并再次調(diào)試，這才使得模式切換操作正常，可是 1602 的顯示模式這一項(xiàng)卻又出現(xiàn)了問(wèn)題，當(dāng)由 Normal mode 切換為 Antitheft mode 時(shí)能正確顯示，可是再由 Antitheft mode 切換到 Normal mode 時(shí)卻錯(cuò)誤地顯示了 Normal modemode,于是便考慮到這是之前的顯示未被清屏的緣故，然后就在顯示工作模式及當(dāng)前溫度的程序之前添加了給 1602 清屏的指令?？僧?dāng)加入這一指令之后，卻發(fā)現(xiàn)字符在顯示的時(shí)候那種時(shí)間上的先后順序太過(guò)明顯，給人視覺上的效果很不好，于是考慮這可能是程序在執(zhí)行按鍵掃描以及顯示模式、溫度的時(shí)候時(shí)序出現(xiàn)了問(wèn)題，隨后就將按鍵連接到單片機(jī)的 口（外部中斷 0） ，并將按鍵掃描程序加到外部中斷程序里面，之后再次調(diào)試的時(shí)候才取得了比較理想的效果。最后就是風(fēng)扇控制模塊的軟件調(diào)試部分，本來(lái)是想著利用 PWM 調(diào)速的方式來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，因而事先定義了三個(gè)不同轉(zhuǎn)速的函數(shù)，溫度在 2728176。之間執(zhí)行慢速函數(shù)，溫度在 2830176。執(zhí)行中速函數(shù)，溫度在 3040176。執(zhí)行快速函數(shù)，剛開始調(diào)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇確實(shí)可以按照當(dāng)前溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，可是這時(shí)1602 上顯示的字符卻沒有發(fā)生變化，即它不能實(shí)時(shí)地反映當(dāng)前的模式及室內(nèi)溫度，這時(shí)便考慮是循環(huán)函數(shù)出了問(wèn)題，仔細(xì)看了下循環(huán)函數(shù)便發(fā)現(xiàn)這是因?yàn)橄到y(tǒng)進(jìn)入了風(fēng)扇調(diào)速的死循環(huán)，而外面的模式、溫度掃描及顯示程序卻并沒有循環(huán)執(zhí)行，可是當(dāng)去掉風(fēng)扇調(diào)速的 while 循環(huán)程序，再次調(diào)試的時(shí)候卻又出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題，那就是風(fēng)扇失去了調(diào)速的功能：只要超過(guò)一定溫度，風(fēng)扇就以最大的轉(zhuǎn)速工作。仔細(xì)檢查程序發(fā)現(xiàn)這是因?yàn)樵谙到y(tǒng)掃描溫度采集、轉(zhuǎn)換和顯示的時(shí)間里控制風(fēng)扇導(dǎo)通的 I/O 口一直都是低電平（風(fēng)扇是低電平有效） ，所以風(fēng)扇的速度一直都是最大的。后來(lái)經(jīng)過(guò)反復(fù)思考，并在查閱了相關(guān)資料之后找到了既能實(shí)時(shí)顯示相關(guān)信息又能實(shí)現(xiàn)溫控調(diào)速的好辦法，即先將顯示部分定義成一個(gè)（顯示）函數(shù)，然后利用這一函數(shù)作為 PWM 調(diào)速中輸出高低電平的延時(shí)單元，這樣也不會(huì)影響系統(tǒng)的顯示功能，可以說(shuō)是一舉兩得。經(jīng)過(guò)很多次的調(diào)試、檢查、修改和再調(diào)試的過(guò)程，基于熱釋人體紅外的智能溫控風(fēng)扇及照明控制系統(tǒng)預(yù)期所要求實(shí)現(xiàn)的功能基本上都能夠正常地實(shí)現(xiàn)。結(jié) 論畢業(yè)設(shè)計(jì)是本專業(yè)教學(xué)中最后一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是我們從學(xué)校走向工作崗位必要的過(guò)渡階段。對(duì)我個(gè)人而言，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的總結(jié)與檢驗(yàn)，是大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用的體現(xiàn)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)鞏固了我所學(xué)理論，增強(qiáng)了理論聯(lián)系實(shí)際的能力，更是為以后的工作打下了更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用單片機(jī) STC89C52 為控制器，用熱釋人體紅外來(lái)感知室內(nèi)是否有人出現(xiàn)，用溫度傳感器 DS18B20 來(lái)檢測(cè)室內(nèi)溫度，用光敏電阻來(lái)檢測(cè)室內(nèi)光線的強(qiáng)弱，用 LCD1602 來(lái)實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的工作模式以及當(dāng)前室內(nèi)的溫度值。系統(tǒng)上電后 LCD1602 便顯示系統(tǒng)默認(rèn)的正常模式和室內(nèi)的溫度，通過(guò)按鍵可以實(shí)現(xiàn)兩種模式間的相互切換。該系統(tǒng)可以根據(jù)室內(nèi)的溫度來(lái)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制風(fēng)扇的開關(guān)及風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速檔位，并且根據(jù)室內(nèi)的光線強(qiáng)弱和是否有人來(lái)控制燈管的亮滅。使用蜂鳴器作為報(bào)警源，如果啟動(dòng)報(bào)警模式，當(dāng)檢測(cè)到其區(qū)域內(nèi)有人就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，或者當(dāng)溫度超過(guò)一定值時(shí)它也會(huì)發(fā)出長(zhǎng)鳴報(bào)警聲。調(diào)試結(jié)果表明系統(tǒng)能夠達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，即能夠達(dá)到智能控制、節(jié)約能源以及安全防護(hù)的目的，其非常適用于學(xué)校教室、圖書館、樓道照明燈等場(chǎng)所。致 謝本論文是在王明芳導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)之下完成的，四年來(lái)，導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。本論文從選題到完成，幾易其稿，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血，在此我向我的導(dǎo)師王明芳老師表示深切的謝意與祝福！同時(shí)我還得感謝做畢業(yè)設(shè)計(jì)以來(lái)一直幫助我的同學(xué)和朋友，因?yàn)橹叭硇臏?zhǔn)備考研，在專業(yè)技能的訓(xùn)練和提升上我都有比較大的欠缺，因而這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我來(lái)說(shuō)就是重新學(xué)習(xí)和應(yīng)用單片機(jī)的知識(shí)，使用單片機(jī)來(lái)做些簡(jiǎn)單的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。作為新手我當(dāng)然少不了遇到這樣或那樣的問(wèn)題，無(wú)論是硬件焊接、硬件調(diào)試，還是軟件的調(diào)試，在我查資料或多次調(diào)試都未能理解相關(guān)知識(shí)或者有效解決問(wèn)題時(shí)，我都能及時(shí)得到好友梁璟玥和王亮軍同學(xué)的幫助。再次感謝王明芳老師在理論知識(shí)、工作任務(wù)、工作方向和進(jìn)度安排等方面的指導(dǎo)和幫助，感謝身邊的朋友和同學(xué)能和我一起分析討論并解決畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題，感謝學(xué)校給了我們這次提高自身水平、理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)，使我們能夠?qū)⑵綍r(shí)所學(xué)真正用到實(shí)際當(dāng)中，并在實(shí)踐中加深了對(duì)知識(shí)理論的深入認(rèn)識(shí)。 參 考 文 獻(xiàn)[1] （第二版）[M]. 北京：高等教育出版社，[2] 趙全利，(第二版)[M] .北京：高等教育出版社，2022[3] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022[4] [M] .北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1986[5] 柳剛，黃竹鄰，周昊，王雙保，[M]. 光電子科技與信息，2022[6] [M] .北京：高等教育出版社，[7] [M] .