基于STC89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)的智能風(fēng)扇(紅外線無線控制開關(guān)調(diào)速定時(shí))

一、項(xiàng)目介紹

在炎熱的夏季，風(fēng)扇成為人們室內(nèi)生活中必不可少的電器產(chǎn)品。然而，傳統(tǒng)的風(fēng)扇控制方式存在一些不便之處，比如需要手動(dòng)操作開關(guān)、無法遠(yuǎn)程控制和調(diào)速，以及缺乏定時(shí)功能等。為了解決這些問題，設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)的智能風(fēng)扇，利用紅外線無線控制開關(guān)、調(diào)速和定時(shí)功能，使用戶能夠更加便捷和舒適地使用風(fēng)扇。

主控芯片采用STC89C52，這是一款功能強(qiáng)大且性能穩(wěn)定的單片機(jī)，具備足夠的計(jì)算和控制能力。通過支持紅外線NEC協(xié)議，該單片機(jī)能夠接收遙控器發(fā)送的控制指令，并根據(jù)指令完成對(duì)風(fēng)扇的開關(guān)、調(diào)速和定時(shí)切換。

為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的控制，采用了L298N驅(qū)動(dòng)模塊來驅(qū)動(dòng)小型的直流電機(jī)，模擬真實(shí)風(fēng)扇的工作原理。L298N驅(qū)動(dòng)模塊具有高電流和高電壓的特點(diǎn)，可以有效地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向。通過單片機(jī)的IO口與L298N驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行連接，可以精確控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且支持正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止等操作。

這個(gè)智能風(fēng)扇項(xiàng)目具備多項(xiàng)實(shí)用的功能。利用紅外線遙控器，用戶可以隨時(shí)隨地對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行開關(guān)操作，無需手動(dòng)接觸開關(guān)，提高了使用的便捷性。通過調(diào)速功能，用戶可以根據(jù)需要調(diào)整風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，以獲得理想的風(fēng)速效果，增加了舒適感。還有定時(shí)功能，用戶可以設(shè)置定時(shí)關(guān)閉風(fēng)扇，避免長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行造成不必要的能耗，同時(shí)也提供了更多的節(jié)能選項(xiàng)。

此外，基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的智能風(fēng)扇還具備一定的智能化潛力。通過進(jìn)一步的開發(fā)和改進(jìn)，可以引入溫濕度傳感器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速的功能，根據(jù)環(huán)境溫濕度情況自動(dòng)調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，為用戶帶來更加智能、個(gè)性化的使用體驗(yàn)。

智能風(fēng)扇的設(shè)計(jì)背景源于對(duì)人們?nèi)粘Ｉ畹男枨蠛蛯?duì)智能化家居的追求。通過采用單片機(jī)控制和紅外線無線控制技術(shù)，結(jié)合驅(qū)動(dòng)模塊的應(yīng)用，成功地打造了一款功能強(qiáng)大、操作便捷的智能風(fēng)扇，讓人們?cè)谘谉嵯募鞠硎艿礁鼮槭孢m和智能化的生活體驗(yàn)。

二、整體項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路

2.1 硬件設(shè)計(jì)思路

（1）主控芯片選擇：選擇了STC89C52作為主控芯片。STC89C52是一款功能強(qiáng)大且性能穩(wěn)定的單片機(jī)，具備足夠的計(jì)算和控制能力，適合用于風(fēng)扇控制。

（2）紅外接收模塊選擇：為了支持紅外線無線控制功能，選用了適用于NEC協(xié)議的紅外接收模塊。該模塊能夠接收遙控器發(fā)送的紅外信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)供主控芯片進(jìn)行處理。

（3）驅(qū)動(dòng)模塊選擇：為了驅(qū)動(dòng)小型直流電機(jī)，采用了L298N驅(qū)動(dòng)模塊。L298N驅(qū)動(dòng)模塊具有高電流和高電壓的特點(diǎn)，可以有效地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向。

（4）其他器件選擇：除了上述關(guān)鍵器件外，還需要選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳌?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/520486.html">按鍵開關(guān)、顯示屏等組件，根據(jù)需求進(jìn)行搭配和連接。

2.2 軟件設(shè)計(jì)思路

（1）紅外協(xié)議解碼：首先，需要編寫程序?qū)t外接收模塊接收到的紅外信號(hào)進(jìn)行解碼，識(shí)別出NEC協(xié)議中的控制指令。這些指令包括開關(guān)、調(diào)速和定時(shí)控制等功能。

（2）控制邏輯設(shè)計(jì)：根據(jù)接收到的控制指令，編寫程序?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的風(fēng)扇控制邏輯。例如，根據(jù)接收到的開關(guān)指令控制電機(jī)的啟停，根據(jù)調(diào)速指令控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，根據(jù)定時(shí)指令設(shè)置風(fēng)扇的定時(shí)關(guān)閉等。

（3）與L298N驅(qū)動(dòng)模塊的通信：將主控芯片的IO口與L298N驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行連接，并編寫程序?qū)崿F(xiàn)與其的通信。通過設(shè)置相應(yīng)的引腳狀態(tài)，控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止等操作。

（4）用戶界面設(shè)計(jì)：如果有顯示屏的需求，可以設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的用戶界面，顯示當(dāng)前風(fēng)扇狀態(tài)、轉(zhuǎn)速、定時(shí)設(shè)置等信息，提供用戶操作的反饋和展示。

（5）其他功能增強(qiáng)：根據(jù)需求可以進(jìn)一步增加其他功能，比如溫濕度傳感器的接入，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)風(fēng)速的功能。

三、硬件連線說明

下表是智能風(fēng)扇模塊和單片機(jī)的連接關(guān)系：

四、項(xiàng)目代碼設(shè)計(jì)

#include <reg51.h>

sbit IN1 = P2^2;
sbit IN2 = P2^3;
sbit ENA = P2^0;
sbit ENB = P2^1;
sbit IR_IN = P1^0;

void delay(unsigned int t) {
    unsigned int i, j;
    for (i = 0; i < t; i++)
        for (j = 0; j < 1000; j++);
}

void motorControl(int speed, int direction) {
    switch (direction) {
        case 1:  // 正轉(zhuǎn)
            IN1 = 1;
            IN2 = 0;
            break;
        case -1:  // 反轉(zhuǎn)
            IN1 = 0;
            IN2 = 1;
            break;
        case 0:  // 停止
            IN1 = 0;
            IN2 = 0;
            break;
    }
    
    // 調(diào)整PWM占空比控制速度
    if (speed < 0) speed = 0;
    if (speed > 255) speed = 255;
    ENA = 1;
    ENB = 1;
    delay(speed);
    ENA = 0;
    ENB = 0;
}

sbit IR_IN = P1^0;

void delay(unsigned int t) {
    unsigned int i, j;
    for (i = 0; i < t; i++)
        for (j = 0; j < 1000; j++);
}

void irInit() {
    IT0 = 1;  // 設(shè)置外部中斷0下降沿觸發(fā)
    EX0 = 1;  // 使能外部中斷0
    EA = 1;  // 允許中斷
}

void irINT0() interrupt 0 {
    unsigned int i;
    unsigned char repeatFlag = 0;
    unsigned long codeValue = 0;
    
    delay(16);  // 等待16ms，進(jìn)入起始位
    
    if (IR_IN == 0) {
        delay(8);  // 等待8ms，確認(rèn)起始位
        
        if (IR_IN == 1) {
            for (i = 0; i < 32; i++) {
                while (IR_IN == 1);  // 等待低電平的結(jié)束位
                delay(3);  // 等待3ms，讀取數(shù)據(jù)位
                
                if (IR_IN == 0) {
                    codeValue <<= 1;
                } else {
                    codeValue = (codeValue << 1) | 0x0001;
                }
                
                while (IR_IN == 0);  // 等待高電平的開始位或重復(fù)碼標(biāo)志
            }
            
            repeatFlag = codeValue & 0xFF;
            codeValue >>= 8;
            
            // 在這里根據(jù)codeValue的值進(jìn)行控制操作
            // 比如判斷codeValue的值對(duì)應(yīng)的指令是開啟風(fēng)扇，則執(zhí)行相應(yīng)代碼
            
        }
    }
    
    EX0 = 1;  // 再次使能外部中斷0
}

void main() {
    int speed = 0;  // 初始速度為0
    int direction = 0;  // 初始方向?yàn)橥Ｖ?
     irInit();
    
    while (1) {
        if (IR_IN == 0) {
            // 接收到紅外信號(hào)
            // 解析紅外信號(hào)，根據(jù)NEC協(xié)議得到控制指令
            
            if (控制指令為開啟風(fēng)扇) {
                direction = 1;  // 設(shè)置為正轉(zhuǎn)
            } else if (控制指令為關(guān)閉風(fēng)扇) {
                direction = 0;  // 設(shè)置為停止
            } else if (控制指令為調(diào)整風(fēng)速) {
                speed = 風(fēng)速值;  // 設(shè)置風(fēng)速值
            } else if (控制指令為定時(shí)切換) {
                // 執(zhí)行定時(shí)操作，你可以使用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)
            }
            
            // 執(zhí)行風(fēng)扇控制
            motorControl(speed, direction);
        }
    }
}

五、總結(jié)

通過使用STC89C52主控芯片和L298N驅(qū)動(dòng)模塊，成功地設(shè)計(jì)了一款智能風(fēng)扇系統(tǒng)。該系統(tǒng)支持紅外線NEC協(xié)議接收遙控器發(fā)送的控制指令，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)扇的開關(guān)、調(diào)速和定時(shí)切換功能。

在項(xiàng)目實(shí)施過程中，編寫了紅外信號(hào)解碼函數(shù)，將接收到的指令轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的控制操作。通過控制L298N驅(qū)動(dòng)模塊的輸入引腳，實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止等控制操作。利用PWM技術(shù)調(diào)整占空比，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)扇的調(diào)速功能。此外，通過定時(shí)器/計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了風(fēng)扇的定時(shí)切換功能，可以根據(jù)用戶需求自動(dòng)開啟或關(guān)閉風(fēng)扇。