《基于單片機的的智能睡眠風扇設計》3300字

基于單片機的的智能睡眠風扇設計目錄TOC\o"1-2"\h\u31984基于單片機的的智能睡眠風扇設計 125258摘要 125052關鍵詞：睡眠燈，紅外傳感器，單片機 124659第一章引言 223641.1課題開發(fā)背景 262151.2課題的研究現(xiàn)狀及未來發(fā)展 210690第二章硬件設計 2260262.1主要研究內(nèi)容 272572.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計 3181172.3方案選擇 329446第三章硬件電路的設計 4263413.1STC89C52主控制器設計 4286293.2電源電路模塊 5317563.3紅外傳感器模塊 592803.4睡眠燈模塊 6162023.5藍牙音箱模塊 711973.6原理圖總圖 715542第四章系統(tǒng)軟件設計 8227714.1主流程框圖和總程序 8246754.2紅外檢測程序設計 831247第五章硬件實物及調(diào)試 940355.1系統(tǒng)調(diào)試 936925.2keil開發(fā)系統(tǒng)簡述 10233805.3設計實物圖 1016740第六章總結(jié) 12摘要在當代技術(shù)的不斷發(fā)展以及科學技術(shù)的不斷進步中，人類的生活水平都在不斷地持續(xù)改進中，智能產(chǎn)品的出現(xiàn)無非是巨大的進步，數(shù)據(jù)表明，人類花在睡眠上的時間大概是人生命的1/3。良好的睡眠質(zhì)量可以保持人類最基本的健康?！?021年運動與睡眠白皮書》最新發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示中國存在睡眠障礙的有超過三億多人，其中上班人群與升學人群占了絕大數(shù)比例，所以作為普通家用電器中的睡眠燈也需要順應時代的潮流、科技的發(fā)展走向智能化，這是大勢所趨。關鍵詞：睡眠燈，紅外傳感器，單片機引言課題開發(fā)背景在當代技術(shù)的不斷發(fā)展以及科學技術(shù)的不斷進步中，人類的生活水平都在不斷地持續(xù)改進中，智能產(chǎn)品的出現(xiàn)無疑是巨大的進步。數(shù)據(jù)表明，人類的一生的1/3都花在睡眠上。良好的睡眠質(zhì)量是人類健康的基礎?！?021年運動與睡眠白皮書》最新發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示中國存在睡眠障礙的有超過三億多人，其中上班人群與升學人群占了絕大數(shù)比例，所以作為普通家用電器中的睡眠燈也需要順應時代的潮流、科技的發(fā)展走向智能化，這是大勢所趨。伴隨著人們工作壓力水平的提高，許多人因為種種因素會有入睡困難的情況，就會導致睡眠不足，長久以往就會對身體產(chǎn)生不可逆的負荷和損傷。因此，設計一種能夠幫助促進睡眠的智能睡眠風扇還是有必要的，本文通過完成智能風扇的裝置設計。采用C51單片機作為主控制器，復位電路和紅外傳感為輔，進行一個工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，通過視覺與聽覺讓人放松神經(jīng)，從而可以更好的進行睡眠。課題的研究現(xiàn)狀及未來發(fā)展目前市場上的睡眠風扇的功能還處于一個單一的狀態(tài)，也就是說睡眠風扇發(fā)展功能這塊前景還是挺廣闊的，針對于產(chǎn)品而言，消費者的心理通常在兩個方向發(fā)展。一方面，他們渴望新穎和奢華，另一方面，他們渴望普通的樸素。這種復雜的心態(tài)給消費者帶來了對產(chǎn)品豐富且精致的需求，所以睡眠燈不僅在功能上可以有發(fā)展，正對于設計也有足夠的市場需求。硬件設計2.1主要研究內(nèi)容本設計是在紅外感應人體，進行人體感應從而進行一系列相關的工作，當人體紅外感應器感應到人體的時候，風扇開始運轉(zhuǎn)工作，當人體超出感應范圍時，風扇停止工作，有效的減少了人離開風扇還在工作運轉(zhuǎn)的問題，減少了能耗從而進一步實現(xiàn)了綠色環(huán)保低碳生活的理念，將客戶的需求實現(xiàn)最大化，走社會主義可持續(xù)發(fā)展道路。2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計我們所設計的智能睡眠風扇分別由電源電路模塊、紅外人體傳感器模塊、復位電路模塊、單片機模塊還有睡眠燈模塊5個部分組成。本設計的整體結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。圖2.12.3方案選擇2.3.1主控芯片選擇選擇方案①：本設計采用單片機芯片STC82C52作為主控制。這個MCU的引腳有40個，40個里面有32個是I/O端口，這里面還具有外部中斷兩個端口，這個MCU還有3個16位定時器以及全雙工串行端口一個。選擇方案②：采用Arduino為單片機的一個主控芯片。該單片機具有14個IO端口，其中6個IO端口可用作PWM，6個通道支持模擬輸入選擇方案③：STM32F103C8T6可以作為本設計的一個控制芯片。這個是由ARMCortex-M所提供基礎的一個32位微控制器，其存儲容量為64KB。該控制器有48個引腳，工作電壓支持2-3.6V。該頻率支持高達72MHz。從上述選擇方案來看，選擇方案一的主控芯片功能完全可以支持本設計，并且參考代碼也非常多，開發(fā)起來也比較方便。因此，總而言之，本設計采用STC89C52芯片作為單片機主控芯片。2.2.2人體紅外傳感器選擇選擇方案①：型號為HC-SR501的是一個以熱電效應為基礎而工作的人體熱電運動傳感器，不僅可以檢測人體或動物等發(fā)出的紅外線，這個傳感器模塊還可以旋轉(zhuǎn)兩個旋鈕調(diào)整為三米到七米的一個紅外的檢測范圍，延遲時間為5秒左右。選擇方案②：RD624檢測紅外輻射是通過檢測溫度變化進行工作的，主要就是用雙重靈敏度方法來抗干擾通過遏制住溫度，從而將傳感器的性能提高以及工作穩(wěn)定。綜上，本設計選擇HC-SR501作為最佳方案。第三章硬件電路的設計3.1STC89C52主控制器設計STC的STC89C52芯片是一種能耗很低但是性能很高的一種CMOS8位微控制器，大概有八千大小的字節(jié)的系統(tǒng)可編程閃存在這個芯片里。非常典型的MCS-51內(nèi)核也用在了這個芯片上，而且經(jīng)過了很多次的優(yōu)化和改進這個芯片與之前的相比多了許多功能，STC89C52就可以編程并迅速地存儲在這個帶有8位CPU的智能芯片上，大部分靈活且高效的控制應用程序就是通過這個芯片來解決的。芯片STC89C52的引腳圖如下圖3.1所示圖3.13.2電源電路模塊本設計中電源電路為整個設計提供一個能源供電；所設計的智能風扇由交流電供電，電源電路產(chǎn)生了其他電路工作所需要的+5v、-5v。模塊連接如圖3.2所示。圖3.23.3紅外傳感器模塊本設計中的紅外傳感器主要就是檢測是否有人從而使風扇進行運轉(zhuǎn)，紅外檢測模塊的信號輸出口連接著芯片引腳的P0.7口，VCC連接著5v電源，GND與底線連接著，并且當檢測到有人體存在的時候傳感器的信號檢測模塊輸出為高電平。紅外檢測模塊連接如圖3.3。圖3.33.4睡眠燈模塊通過6個LED燈來實現(xiàn)照明功能，具有兩種模式，一種是可以全亮可以起到一個小臺燈的作用，另一個是切換狀態(tài)通過流水燈的方式，有利于為客戶建造一個舒服的睡眠環(huán)境，同時采用了LED材料，極大程度上實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保，大大降低能耗，促進節(jié)能減排行動。模塊連接如圖3.4所示。圖3.43.5藍牙音箱模塊本設計中采用P0.0端口來連接藍牙音箱來達到播放用戶自己喜歡或者幫助睡眠的一些音樂，從而為了達到放松身心的一個目的。模塊連接如圖3.4所示。圖3.53.6原理圖總圖第四章系統(tǒng)軟件設計4.1主流程框圖和總程序主程序是此設計功能的主傳送程序，所有子程序必須在主程序中初始化，不包括睡眠燈以及藍牙音箱模塊；接通電源后按下對應開關后即可開啟對應的睡眠燈模塊和藍牙音箱模塊即可，同時風扇在紅外感應到有人后開始工作。主程序框圖如圖4.1：圖4.14.2紅外檢測程序設計本設計的控制核心是以STC89C52單片機為基礎結(jié)合了智能風扇以及人體紅外傳感器模塊。根據(jù)本設計中要實現(xiàn)的具體的功能情況，以及要考慮硬件電路的一個復雜性，還有成本性能以及軟件編程實現(xiàn)的難度以及睡眠燈的一個情況。控制器主要是由傳感器模塊以及還有控制模塊一塊組成的，而這個傳感器模塊則主要是由人體紅外傳感器組成的，單片機則組成控制模塊。本設計系統(tǒng)的工作原理如下：電源連接且系統(tǒng)啟動后，檢查P3.2端口是否為高電平。如果為高電平，則意味著有人在場，并且風扇開始工作。當檢測到P3.2為低電平時，風扇不工作。圖4.2第五章硬件實物及調(diào)試5.1系統(tǒng)調(diào)試本設計使用了KeiluVision2來進行的程序的編寫及調(diào)試。5.2keil開發(fā)系統(tǒng)簡述Keil是兼容性很強的一個單芯片C語言開發(fā)系統(tǒng)軟件，和普通的匯編語言比較，C語言在功能使用方面，結(jié)構(gòu)構(gòu)造層面，用戶編寫可讀性和程序可維護性方面具有十分明顯的優(yōu)勢，所以很方便用來學習和使用。而且Keil系列軟件提供了一個十分完整的開發(fā)程序，包括C語言編譯器，宏匯編，鏈接器，庫的管理和強大的仿真調(diào)試器等，并且通過集成的良好的開發(fā)環(huán)境將這些部分最優(yōu)的組合在一起。5.3設計實物圖如圖5.3.1所示，本設計包括人體紅外感應、按鍵控制和流水燈以及藍牙音箱模塊。圖5.3.1接通電源后，如果紅外感應可以感應到人體的存在，風扇就會開始工作運轉(zhuǎn)，按下相對應的按鍵，流水燈和藍牙音箱即可開始工作，此時就可以把自己的手機藍牙跟音箱連接到一起就可以播放自己喜歡的音樂。如下圖5.3.2所示。圖5.3.2第六章總結(jié)本設計是通過C51單片機為主要控制器的一個智能睡眠燈風扇控制設計系統(tǒng)。其中紅外人體感應模塊用來檢測附近有沒有人，如果檢測到有人的話，風扇就會自動開始工作。按下相對應的按鍵的話，按鍵所對