CN220354092U - 一种多功能智能风扇 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了多功能智能风扇，包括单片机、按键模块、蜂鸣器模块、LED灯模块、数码管模块、热敏电阻模块、直流电机模块、串口模块和定时器模块，所述按键模块、热敏电阻模块和定时器模块均与单片机电连接，所述单片机输出端与蜂鸣器模块和LED灯模块连接，所述串口模块的输出端连接单片机的输入端，所述单片机的输出端连接数码管模块的输入端,所述单片机与蜂鸣器模块之间设有NPN三极管，该NPN三极管的基极通过一个1K欧的电阻与单片机相应的I/O相连,热敏电阻模采用NTC热敏电阻，随着温度的升高，电阻值下降。本实用新型的有益效果在于：风扇首先在保留传统按键控制风速的功能下，还可根据环境温度的采样实现风速的自动调整。

Description

一种多功能智能风扇

技术领域

本实用新型涉及计算机信息系统领域，特别是涉及一种多功能智能风扇。

背景技术

现今制冷系统的市场多采用传统风扇与空调，但考虑到传统风扇采用机械控制因而功能单一，且空调便携性较差、能耗高、价格高、应用领域局限，长时间使用还有害人体健康，基于同类产品的缺点，本申请提出了一款运用感温、遥控等技术的新型智能风扇，比现阶段市场的主流产品更加智能、便利、节能、健康，可更好改善人们的生活。

实用新型内容

针对目前的技术问题，本申请提出了一种多功能智能风扇，解决了上述提到的问题。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

本申请公开了一种多功能智能风扇，其特征在于，包括单片机、按键模块、蜂鸣器模块、LED灯模块、数码管模块、热敏电阻模块、直流电机模块、串口模块和定时器模块，所述按键模块、热敏电阻模块和定时器模块均与单片机电连接，所述单片机输出端与蜂鸣器模块和LED灯模块连接，所述串口模块的输出端连接单片机的输入端，所述单片机的输出端连接数码管模块的输入端。

优选的，所述单片机与蜂鸣器模块之间设有NPN三极管，该NPN三极管的基极通过一个1K欧的电阻与单片机相应的I/O相连。

优选的，所述热敏电阻模块配备AD模块，热敏电阻模采用NTC热敏电阻，随着温度的升高，电阻值下降。

优选的，所述LED灯模块有多种模式，红色为开关指示灯、绿色为沉浸模式指示灯、粉色为温控模式指示灯、黄色为风速指示灯。

优选的，所述按键模块共设有五个按键，分别为风扇开闭的电源键、风扇加速键、风扇减速键、风扇温控键和风扇沉浸键。

优选的，所述单片机配置有IO、EXTI和NVIC端口。

优选的，所述数码管模块显示有实时温度与风速档位，数码管模块中设有将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管的共阴极数码管。

优选的，还设置有TB6612FNG驱动芯片，用于控制直流电机模块中的直流电机。

优选的，所述串口模块包括RS232端口，用于与电脑的物理串口通信连接。

优选的，所述单片机型号为stm32f103r6。

本实用新型的有益效果在于：风扇首先在保留传统按键控制风速的功能下，还可根据环境温度的采样实现风速的自动调整。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型主要硬件的工作图；

图2是本实用新型LED模块的电路示意图；

图3是本实用新型蜂鸣器模块的电路示意图；

图4是本实用新型数码管模块的电路示意图；

图5是本实用新型热敏电阻模块的电路示意图；

图6是本实用新型直流电机模块的电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图1-6，对本实用新型的技术方案进行阐释：

本申请提出了一种多功能智能风扇，该申请以stm32f103r6单片机最小芯片为核心，包括LED灯模块、蜂鸣器模块、按键模块、数码管模块、定时器模块、直流电机模块、热敏电阻模块/AD模块和以及串口模块。

LED模块用来作为系统指示灯，直观表示单片机在进行什么工作，系统通过上下调节PWM的值从而实现风速的切换之时，在执行过程中，LED指示灯会随系统状态改变而改变，相关信息会还会通过数码管显示，且同步发送到串口，通过五个按键选择和编辑，可实现LED的亮灭、加减速、切换模式等等，实时展现现风扇工作状态。不同状态，指示灯颜色变化，更具区分度。

蜂鸣器模块起到的是在沉浸式模式结束时提示的作用，由于单片机直接输出的信号不足以驱动蜂鸣器的工作，因此，在单片机与蜂鸣器之间加一个NPN三极管作为驱动，三极管的基极通过一个1K欧的电阻与单片机相应的I/O相连，电源和蜂鸣器与发射极极相连，集电极接地，这样就完成了蜂鸣器的驱动电路，蜂鸣器作为沉浸式模式结束时的播报功能。

按键模块用来选择进入哪种模式以及调节风速，STM32F103RCT6使用按键中断需要配置端口IO，EXTI和NVIC。当按键按下的时候，引脚电平发生转变，同时触发沿触发EXTI中断，进而打断CPU(如果正在执行非中断程序或者中断级别低的程序)正在执行的程序，使程序跳转到EXTI中断中执行相应代码程序，其中，通过I/O口、按键外部中断实现控制LED状态、直流电机状态等等，且通过第四段数码管实时显示，共设有五个按键，电源键、加速键、减速键、温控键、沉浸键，通过外部中断实现按键功能，分别对应风扇的开闭、加速、减速、开启温控模式(智能感知温度，自动调节风速)、开启沉浸模式(定时功能，适用于学习，工作，睡眠等环境)。

数码管模块用来显示实时温度与风速档位，其中前两位表示温度，最后一位显示风速，在使用过程中，直观的数字可以一眼就明确温度和风扇风速信息，其中应用的共阴极数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，本申请中采用四段数码管，先通过位选，再通过段选，分时点亮数码管，保证速度够快，因人眼视觉暂留效应，从而达到动态显示效果。

热敏电阻模块/AD模块用来感知温度，该申请采用NTC热敏电阻——随着温度的升高，电阻值呈现下降趋势，常用作温度传感器，这里有一个式子表示负温度系数的电阻：RT＝R0*exp(B(1/T-1/T0))，其中RT为周围温度为T(K)时的电阻值，R0是周围温度为T0(K)时的电阻值，这里的温度是开尔文温度。B一般在25摄氏度下测得，B值和电阻的温度系数正相关，也就是B值越大，电阻的温度系数越高，而温度系数是指每增加1℃，电阻值的变化率。也就是说，B值越大，电阻值的变化随着温度的增加越多，灵敏度越高，热敏电阻配合AD模块——即每对应一个温度值，就对应一个AD采样值。因温度变化引起了热敏电阻的变化，然后导致的电压变化，从而导致了ADC的值发生改变，所以可根据ADC值得到温度值，采用NTC热敏电阻，温度上升，NTC阻值下降，对应的ADC采样电压下降，进而AD采样值下降。即可将热敏电阻测得的数据转换成温度，并在数码管1和2上显示，以此为据设计了温控模式。

直流电机模块用来模拟风速，直流电机的控制通过TB6612FNG驱动芯片，VM接12V电源，VCC接5V，电源GND接地当AO1和AO2同时输入高电平或者低电平是电机停止不转，当AO1输入高电平AO2输入低电平时电机正转，AO1输入低电平AO2输入高电平时电机反转，利用STM32F103RCT6最小芯片通用定时器的输出比较，通过设置占空比来改变风速，同时通过预分频率，使频率达到为20KHz(人耳听不到)，从而实现消音功能，直流电机模块利用STM32的IO输出不同占空比的脉冲信号来达到调速的过程，当占空比大的时候就表明在一个脉冲周期内高电平的时间越长，而脉冲信号输出频率极快，高电平的时间越长就表明输出的控制电压越高，从而使输出的电压越高，这样就使得转轮的转速越快，本产品将其共分为三档且都设在体感温度舒适范围内，且还通过预分频使频率控制在20KHz，因而对于人耳来说，风扇噪音“滋滋”声消失了。

定时器模块，在沉浸式模式用来设置沉浸时间，并在沉浸式模式结束后自动关闭风扇，且配合蜂鸣器发出工作完成提示音，上机位也会收到信息。

上机位和单片机利用串口通信，从而控制风扇各种运行状态，COMPIM是标准的RS232端口，可以直接使用电脑的物理串口通信，通过电脑的串口与外界的其它设备进行通信，例如电脑串口上接一个单片机，这样，PROTEUS仿真的单片机就可以和电脑建立通信了，串口模块是作为上机位与单片机进行通信，可通过VSPD先创建互相连接的两个虚拟端口com，再分别给单片机芯片与串口助手配置这对端口使其相连，控制波特率、数据位、停止位、校验位一致，从而可直接通过串口控制风扇各种运行状态并收到单片机执行各个状态后的反馈信息。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (10)

1.一种多功能智能风扇，其特征在于，包括单片机、按键模块、蜂鸣器模块、LED灯模块、数码管模块、热敏电阻模块、直流电机模块、串口模块和定时器模块，所述按键模块、热敏电阻模块和定时器模块均与单片机电连接，所述单片机输出端与蜂鸣器模块和LED灯模块连接，所述串口模块的输出端连接单片机的输入端，所述单片机的输出端连接数码管模块的输入端。

2.根据权利要求1所述的多功能智能风扇，其特征在于，所述单片机与蜂鸣器模块之间设有NPN三极管，该NPN三极管的基极通过一个1K欧的电阻与单片机相应的I/O相连。

3.根据权利要求2所述的多功能智能风扇，其特征在于，所述热敏电阻模块配备AD模块，热敏电阻模采用NTC热敏电阻，随着温度的升高，电阻值下降。

4.根据权利要求3所述的多功能智能风扇，其特征在于，所述LED灯模块有多种模式，红色为开关指示灯、绿色为沉浸模式指示灯、粉色为温控模式指示灯、黄色为风速指示灯。

5.根据权利要求3所述的多功能智能风扇，其特征在于，所述按键模块共设有五个按键，分别为风扇开闭的电源键、风扇加速键、风扇减速键、风扇温控键和风扇沉浸键。

6.根据权利要求3所述的多功能智能风扇，其特征在于，所述单片机配置有IO、EXTI和NVIC端口。

7.根据权利要求3所述的多功能智能风扇，其特征在于，所述数码管模块显示有实时温度与风速档位，数码管模块中设有将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极的数码管的共阴极数码管。

8.根据权利要求3所述的多功能智能风扇，其特征在于，还设置有TB6612FNG驱动芯片，用于控制直流电机模块中的直流电机。

9.根据权利要求3所述的多功能智能风扇，其特征在于，所述串口模块包括RS232端口，用于与电脑的物理串口通信连接。

10.根据权利要求3所述的多功能智能风扇，其特征在于，所述单片机型号为stm32f103r6。