前言
随着科技的进步，人类的生活水平逐渐提高，人们对各种家用电器的舒适度的要求越来越高，传统控制方式的电风扇已不能很好的满足社会发展的需要。风扇的价格低廉，相对于空调来讲，更容易被广大人民群众接受，本文所设计的智能型风扇，完全从人的舒适度出发，是一款具有根据温度来自动控制风扇的转速大小、自动开关功能的新型智能风扇。以PIC16F1936单片机为主控芯片设计了电风扇的自动控制系统，利用DS18B20数字温度计实现温度测试，采用红外接收控制信号实现对风扇的控制，在设计本系统时还加入了语音控制系统，可以根据操作人员发出的命令自行工作。该系统改变了传统的手动控制电风扇的转速及开关，根据温度高低实现自动控制，也可根据使用者自身的需要进行远程遥控控制，方便于夏天人们晚上睡觉时使用。该风扇工作稳定，可广泛应用于实际生活中。
图1 系统总体框图
系统总体设计
热释红外传感器检测到有人来进入房间时系统上电，温度传感器将检测到的实时温度传给单片机，部分温度值与DS18B20输出的数字量对照表如表1所示，单片机等待接收操作人员的下一步指令，或来自遥控器，或来自语音命令。当接收到命令后，单片机会依据指示以及温度检测模块检测到的室内温度情况自行控制电机的运转。系统总体框图如图1所示。
硬件设计
遥控电路硬件设计
PIC单片机读取接收遥控送来的按键指令进行控制电风扇，实现强风、中风、弱风、微风和模拟自然风及定时关机，LED指示状态等智能控制。首先将智能风扇接通电，再用配置的遥控器按“关机”键开机，此时是弱风档，循环按“Mode”键选择弱风、中风、强风、微风、自然风的风扇档位。按数字“1~5”键可选择定时关机时间，分别有30分钟、60分钟、90分钟、120分钟、180分钟。按数字“0”键可取消定时关机。按“关机”键即关机。硬件电路如图2所示。
图2 遥控控制电路设计
表1 DS18B20部分温度值
图3 电机驱动电路
图4 语音控制电路
电机驱动电路
图3所示是电机驱动电路硬件设计，采用PWM波控制直流电机的转速。温度传感器检测到当前室内温度，当温度值大于25摄氏度小于35摄氏度时，PWM波的占空比等于当前温度减去25摄氏度乘以10%。通过场效应管的g极控制场效应管的开关，形成一定占空比的PWM波，控制电机的转速。
语音控制电路
语音控制单元的核心是ISD4004芯片。语音控制主要分为“训练”和“识别”两个阶段。在本系统中要训练“电风扇”、“风速”、“风类”、“定时”、“摇头”五条语音命令。语音训练成功后，程序进入语音识别阶段，首先初始化语音识别器，播放提示音，此时可以对控制系统发出语音命令，然后系统将采集的语音进行处理，并与存储器中的语音样本进行比较，根据比较结果产生相应的控制信号，否则不产生控制信号。语音识别过程循环进行，完成一条语音命令的控制任务后系统等待再次发出语音命令，如果不再发出语音命令。系统将一直处于等待状态。语音识别单元的硬件电路如图4所示。
软件设计
软件总体程序框图
首先温控检测与控制由最常用的温控芯片DS18B20完成，当启动温度智能控制功能时，PIC16F1936单片机会将温度传感器所检测的实际温度与设定温度相比较，当室内温度高于设定的启动温度时，电风扇会自动开启；当实际温度低于设定的停止温度时，电风扇会自动关闭。如果红外传感器检测到室内没有人员活动时，不管室内温度多高，风扇都不会工作。室内人员可通过语音和遥控两种方式控制风扇的工作模式。该设计能使电风扇更加智能化和人性化。系统的总体框图如图5所示。
图5 总体程序框图
电机调速程序流程图
当红外传感器检测到有人员进入房间时，会给风扇进行上电，首先温度传感器读取当前温度的值，并与设定值进行比较，依据比较的结果输出一定占空比的PWM波控制电机的转速，当有遥控指令/语音命令时按照命令的指示进行工作，控制风扇的转速及摇头情况。程序流程图如图6所示。
图6 电机调速程序流程图
总结
本系统设计可推广到各种电动机的控制系统中，实现电动机的转速调节。在生产生活中，可用于简单的日常风扇的智能控制，针对体弱、老少年人群及温差较大的地区较为适宜，为生活带来便利；在工业生产中，可以改变不同的输入信号。实现对不同信号输入控制电机的转速，进而实现生产自动化，如在电力系统中可以根据不同的负荷得到不同的电压信号，再由电压信号调节不同的发电机转速，进而调节发电量，实现电力系统的自动化调度。综上所述．该系统的设计和研究在社会生产和生活中具有重要地位。