（2）利用定时器。操控方法与（1）相同，只是在该方法中利用单片机的定时器来进行高低电平的转变，而不是利用软件的延时。应用此方法时编程相对复杂，故不予以采用。

  （3）利用单片机自带的PWM控制器。STC系列单片机自带PWM控制器，但本系统使用的AT89系列单片机没有此功能，所以不能使用。

  对于方案一，该方案能实现对直流电机的无级调速，速度变化灵敏，但是D/A转换芯片价格较高，性价比不高，不采用。

  对于方案二，相对于其他方案来说，采用软件模拟PWM实现调速的过程，具有个高的性价比与灵活性，充分的发挥了单片机自身的性能，对本系统的实现又提供了一条有效的途径。所以考虑还是选方案二的第一种。

  基于对人性化与智能化相结合的考虑，同时基于对价格的考虑，本设计决定制作一个基于51单片机的智能温控风扇，该风扇具有随温度自动调节风速的功能，并且在无人时可以自动关闭，还能够根据每个人的不一样的情况来设定基准温度，以此来实现了人性化与智能化的双重目标。

  本设计的整体思路是：利用温度传感器DS18B20来检测环境和温度，并直接输出数字温度给51单片机做处理，并将实时温度、设置温度、风速显示在数码管上。设置温度辅以2个可调按键，一个提高设置温度，一个降低设置温度，设置温度只能是整数型式，检测到的环境和温度可以精确到小数点后一位。本系统还配备一个红外探头，探测出风范围内是否有人，若无人则自动关闭风扇。同时采用单片机模拟PWM脉宽调制方式来改变直流电扇电机的转速。系统整体结构框图1所示：

  汇编语言对于不同的CPU，其汇编语言可能有所差异，所以不易移植。而C语言是一种结构化的高级语言，虽然占用资源较汇编多，但是可读性好，移植容易，是广泛使用的一种计算机语言。鉴于C语言的易读性和普遍性，本论文的软件设计选择C语言编程，所以STC系列单片机在此处不是非常适合。

  为适用于本论文设计的人体感应温控时控风扇系统，应选择一种比8051系列速度快，功耗低，抗干扰性好，而又避免C语言编程溢出问题的单片机。宏晶科技新推出的STC12系列单片机具有高速、低功耗、超强抗干扰等优点，是的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，速度却比8051单片机快8~12倍。而且STC12系列下属的STC15F2KXXS2系列单片机是低功耗Flash单片机，它的高效寻址方式、大容量Flash、EEPROM、A/D转换、硬件乘法器、硬件脉宽调制器(PWM)等功能特点，较好的实现了强大的功能与超低功耗的结合。而且在功能同样的情况下，管脚较少封装体积小，价格比其他型号便宜，因此具有非常好的性价比和应用适应性。

  此温度传感器是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20。作为新一带数字检测元件，DS1820是世界上第一片支持一线;接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-BOARD）专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。使你可以充分的发挥“一线.5°C。可选更小的封装方式，更宽的电压适合使用的范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。测温范围为-55～125℃，最大分辨率可达0.0625℃。DS18B20减少了外部的硬件电路，直接输出数字信号，具有低成本和易使用的特点。

  方案二：采用单片机软件模拟PWM调速的方法。PWM是一种按照一定的规律改变脉冲序列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调节方式，在PWM驱动控制的调节系统中，最常用的是矩形波PWM信号，在控制时调节PWM波的占空比。占空比是指高电平在一个周期时间内的百分比。在控制电机的转速时，占空比越大，转速就越快，若全为高电平时占空比为100%，此时转速达到最大。用单片机的I/O口输出PWM信号时，有如下三种方法：

  方案一：对射式光电开关。对射式光电开关是一款有红外线发射管跟红外线接收管配对使用的光电开关。对射式光电开关在电路中起到了通过光来传播电路，当有物体阻挡着红外线发射管跟接受管时，电路会停止工作。但是如果非人体经过也可能会触发工作系统，因此导致误判启动风扇，所以该方案一不适用。

  方案二：热释电红外探测模块。作为一款应用很广的红外探测模块，具有灵敏度较高，可靠性高，低电压工作模式等特点，被广泛的应用与各种场合中。使用这个特性，我们就能判断是否有人，外界干扰就没有了，很适合这个系统，所以就采用这种方案二。

  本设计采用STC15F2K60S2单片机作为控制核心，通过软件编程的办法来进行温度的实时检测与判断，并在I/O口上输出控制信号，控制电机工作。STC15F2K60S2具有较大的存储空间，工作电压低，性能高，片内含60K字节的只读程序存储器ROM和128字节的随即数据存储器RAM，兼容标准MCS-51指令系统，价格实惠公道，与本系统的设计相符合。

  对于方案一，LCD1602成本比较高，耗电比数码管大。程序驱动指令复杂，增加了开发周期。故此不适用本次设计。

  方案一：采用数模转化芯片DAC0832来控制，有单片机根据当前环境温度输出数值到DAC0832中，再由DAC0832产生相应的模拟信号控制晶闸管的导通脚，从而采用无级调速电路实现电扇电机转速的调节。

  电扇是人们日常生活中常用的降温工具，从开始的吊扇到现在的USB风扇，无处不见电扇的踪迹。虽然如今空调已经走进千家万户，但是电扇的低位还是无可取代，作为一种节能环保，并且廉价简单的降温工具，电扇还在很多人家发挥着自己独特的作用。顺应时代潮流，各种多功能的风扇逐渐在取代传统风扇。单片机作为一种智能化程度高，控制精度高，简单易操作，廉价易得，抗干扰能力强等特点，慢慢的变多的应用于智能化产品之中。

  市场上智能风扇产品相继问世，制作的过程也多种多样，功能也逐渐完善，普遍都具有了手动变速和定时关闭等功能，相对而言，具备人性化，智能化的风扇还是很少，使用也并不广泛，而且在电子工艺高度发展的今天，智能化的步伐也慢慢变得快，尤其是中国这个快速地发展的国家，电扇的智能化也该向前迈进一个步伐。在中国市场上风扇还是有一定的市场占有率的，几乎每个家庭都有风扇，具备价格实惠公道，摆放轻便，体积灵巧等特点，使得风扇在中小城市以及乡村将来一段时间内仍然会占有市场的大部分份额，为提高风扇的市场竞争力，使之在技术上的含金量上有所提高，满足智能化的要求，智能风扇很具竞争力。大学四年即将结束，为了检验自己的学习情况，我决定使用之前所学习到的硬件只是结合相关的软件基础来制作一个基于单片机的智能温控风扇。

  对于方案二，DS18B20测量范围从-55℃到125℃，增量值为0.5℃，人体所处的环境和温度包括其中，分辨率较高，所获取的温度误差小，并且对气温变化反应灵敏。DS18B20最具优势的是其温度值在器件内部直接转化成数字信号输出，简化了系统模块设计，又由于该温度传感器采用了单总线技术，使得其接口与单片机接口变得很简洁，抗干扰能力也得到了提高，所以本系统采用这个方案。

  对于方案二，由于之前已经有使用过，对晶体管驱模块的应用上手快速，驱动能力也比ULN2803好很多，驱动风扇5档变速的实际效果明显，故采用方案二。

  系统主要器件包括温度传感器DS18B20、STC15F2K60S2单片机、四位连体数码管、晶体管驱动、热释电红外和风扇。辅助元件包括电容电阻、晶振、电源、按键等。

  对于方案一，作为一款反向驱动器，ULN2803应用广泛，驱动效果也很好，与TTL信号兼容性很好，但是在后续的硬件电路中表现不佳，风扇转速改变不明显，而且在最高档出现断档的情况，风扇不转，在修改硬件电路，修改程序后依旧效果不佳，驱动力明显不足，故方案一中途停用。

  方案二：单总线。作为一款优秀的数字集成温度传感器，DS18B20可以直接检测并输出数字信号给单片机进行处理。

  对于方案一，如若采用热敏电阻作为温度检测元件，则价格这一块比较便宜，元件易得，但是热敏电阻的缺点显而易见，对于温度细微变化反应不敏感，而且在后续的放大和转换电路中还会造成失真和误差，并且热敏电阻的变化曲线非线性，每个热敏电阻都不同，还需要单独测试描绘出曲线，虽能通过软件来实现误差的修正，但是这会使得电路的复杂性增加，并且在人体所在实际环境中难以检测到小的气温变化。所以这个方案在本设计中难以胜任。

  摘要：风扇是人们日常生活中必不可缺的工具，尤其是在夏天，作为一种使用频率很高的电器，备受人们喜爱。本文将以STC15F2K60S2单片机为主控芯片，辅以DS18B20温度传感器，结合红外探测装置，来实现一种智能温控电扇的设计。此风扇通过液晶显示器来显示温度和风速，配备2个温度设定按键，由DS18B20读取外界温度，红外探头探测是否有人，通过设定的温度配合程序来调节风速，最后通过晶体管来驱动电机。当红外热释电传感器感应到人体时，温度介于上限和下限之间时电机转速缓慢，当温度大于上限值时，电机全速转动。当人走后，延时30秒确认没有人了，不管温度是在什么范围，风扇都会自动停止，节约电能。当再一次感应到人时，就会自动控制风扇开启。当实时温度超过设定温度，则控制风扇转速的电机根据预设进行运转。单片机为主控模块，对电机驱动模块、显示模块等来控制，并通过数码管进行温度显示。以此来实现人体感应温控时控风扇系统。

  本设计要求实现在气温变化的情况下风扇直流电机转速随即改变，还可以在无人的情况和温度不高于设定温度的时候自行停止，需要比较高的温度分辨率和稳定的探测工具以及可靠的电机控制部件。

  方案一：采用热敏电阻。热敏电阻的特性就是阻值可以随温度的变化而变化，采用热敏电阻作为检测温度的核心部件，然后通过放大电路放大信号，经过AD0809数模转换讲放大的微弱电压变化信号转化了数字信号输入单片机处理。

  STC单片机是宏晶公司的产品，其突出的特点是功耗低，精简指令集，抗干扰性好，可靠性高，但是存在溢出隐患问题。8051系列采用的是堆栈指针，STC采用硬件堆栈8级。当堆栈指针设定合理，局部变量少的情况下，8051系列用10层的程序嵌套不可能会出现问题。而STC单片机程序嵌套包括中断最多不能超过8层。所以如果用C语言进行STC编程设计容易堆栈溢出。