基于单片机设计的智能风扇(红外线无线控制开关调速定时)

一、项目介绍

在炎热的夏季，风扇成为人们室内生活中必不可少的电器产品。然而，传统的风扇控制方式存在一些不便之处，比如需要手动操作开关、无法远程控制和调速，以及缺乏定时功能等。为了解决这些问题，设计了一款基于单片机的智能风扇，利用红外线无线控制开关、调速和定时功能，使用户能够更加便捷和舒适地使用风扇。

主控芯片采用STC89C52，这是一款功能强大且性能稳定的单片机，具备足够的计算和控制能力。通过支持红外线NEC协议，该单片机能够接收遥控器发送的控制指令，并根据指令完成对风扇的开关、调速和定时切换。

为了实现风扇的控制，采用了L298N驱动模块来驱动小型的直流电机，模拟真实风扇的工作原理。L298N驱动模块具有高电流和高电压的特点，可以有效地控制电机的转速和方向。通过单片机的IO口与L298N驱动模块进行连接，可以精确控制电机的转速，并且支持正转、反转和停止等操作。

这个智能风扇项目具备多项实用的功能。利用红外线遥控器，用户可以随时随地对风扇进行开关操作，无需手动接触开关，提高了使用的便捷性。通过调速功能，用户可以根据需要调整风扇的转速，以获得理想的风速效果，增加了舒适感。还有定时功能，用户可以设置定时关闭风扇，避免长时间运行造成不必要的能耗，同时也提供了更多的节能选项。

此外，基于单片机设计的智能风扇还具备一定的智能化潜力。通过进一步的开发和改进，可以引入温湿度传感器，实现自动调节风速的功能，根据环境温湿度情况自动调整风扇转速，为用户带来更加智能、个性化的使用体验。

智能风扇的设计背景源于对人们日常生活的需求和对智能化家居的追求。通过采用单片机控制和红外线无线控制技术，结合驱动模块的应用，成功地打造了一款功能强大、操作便捷的智能风扇，让人们在炎热夏季享受到更为舒适和智能化的生活体验。

二、整体项目设计思路

2.1 硬件设计思路

（1）主控芯片选择：选择了STC89C52作为主控芯片。STC89C52是一款功能强大且性能稳定的单片机，具备足够的计算和控制能力，适合用于风扇控制。

（2）红外接收模块选择：为了支持红外线无线控制功能，选用了适用于NEC协议的红外接收模块。该模块能够接收遥控器发送的红外信号，并将其转换成电信号供主控芯片进行处理。

（3）驱动模块选择：为了驱动小型直流电机，采用了L298N驱动模块。L298N驱动模块具有高电流和高电压的特点，可以有效地控制电机的转速和方向。

（4）其他器件选择：除了上述关键器件外，还需要选择适当的传感器、按键开关、显示屏等组件，根据需求进行搭配和连接。

2.2 软件设计思路

（1）红外协议解码：首先，需要编写程序对红外接收模块接收到的红外信号进行解码，识别出NEC协议中的控制指令。这些指令包括开关、调速和定时控制等功能。

（2）控制逻辑设计：根据接收到的控制指令，编写程序实现相应的风扇控制逻辑。例如，根据接收到的开关指令控制电机的启停，根据调速指令控制电机转速的变化，根据定时指令设置风扇的定时关闭等。

（3）与L298N驱动模块的通信：将主控芯片的IO口与L298N驱动模块进行连接，并编写程序实现与其的通信。通过设置相应的引脚状态，控制电机的正转、反转和停止等操作。

（4）用户界面设计：如果有显示屏的需求，可以设计一个简单的用户界面，显示当前风扇状态、转速、定时设置等信息，提供用户操作的反馈和展示。

（5）其他功能增强：根据需求可以进一步增加其他功能，比如温湿度传感器的接入，实现智能调节风速的功能。

三、硬件连线说明

下表是智能风扇模块和单片机的连接关系：

四、项目代码设计

#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:  // 正转
            IN1 = 1;
            IN2 = 0;
            break;
        case -1:  // 反转
            IN1 = 0;
            IN2 = 1;
            break;
        case 0:  // 停止
            IN1 = 0;
            IN2 = 0;
            break;
    }
    
    // 调整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;  // 设置外部中断0下降沿触发
    EX0 = 1;  // 使能外部中断0
    EA = 1;  // 允许中断
}

void irINT0() interrupt 0 {
    unsigned int i;
    unsigned char repeatFlag = 0;
    unsigned long codeValue = 0;
    
    delay(16);  // 等待16ms，进入起始位
    
    if (IR_IN == 0) {
        delay(8);  // 等待8ms，确认起始位
        
        if (IR_IN == 1) {
            for (i = 0; i < 32; i++) {
                while (IR_IN == 1);  // 等待低电平的结束位
                delay(3);  // 等待3ms，读取数据位
                
                if (IR_IN == 0) {
                    codeValue <<= 1;
                } else {
                    codeValue = (codeValue << 1) | 0x0001;
                }
                
                while (IR_IN == 0);  // 等待高电平的开始位或重复码标志
            }
            
            repeatFlag = codeValue & 0xFF;
            codeValue >>= 8;
            
            // 在这里根据codeValue的值进行控制操作
            // 比如判断codeValue的值对应的指令是开启风扇，则执行相应代码
            
        }
    }
    
    EX0 = 1;  // 再次使能外部中断0
}

void main() {
    int speed = 0;  // 初始速度为0
    int direction = 0;  // 初始方向为停止
     irInit();
    
    while (1) {
        if (IR_IN == 0) {
            // 接收到红外信号
            // 解析红外信号，根据NEC协议得到控制指令
            
            if (控制指令为开启风扇) {
                direction = 1;  // 设置为正转
            } else if (控制指令为关闭风扇) {
                direction = 0;  // 设置为停止
            } else if (控制指令为调整风速) {
                speed = 风速值;  // 设置风速值
            } else if (控制指令为定时切换) {
                // 执行定时操作，你可以使用定时器/计数器来实现
            }
            
            // 执行风扇控制
            motorControl(speed, direction);
        }
    }
}

五、总结

通过使用STC89C52主控芯片和L298N驱动模块，成功地设计了一款智能风扇系统。该系统支持红外线NEC协议接收遥控器发送的控制指令，实现了风扇的开关、调速和定时切换功能。

在项目实施过程中，编写了红外信号解码函数，将接收到的指令转换为对应的控制操作。通过控制L298N驱动模块的输入引脚，实现风扇电机的正转、反转和停止等控制操作。利用PWM技术调整占空比，实现了风扇的调速功能。此外，通过定时器/计数器实现了风扇的定时切换功能，可以根据用户需求自动开启或关闭风扇。