智能排气扇设计报告

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1、智能排气扇摘要：随着科学技术的发展，各种传感器日新月异。而浴室用排气扇仍然是使用单一的开关以及恒定的速度运转，并不能根据实际的需要运行。如果排气扇能够根据热水开停自动打开排气扇，根据室内温度自动调节排气扇的转速，并且在热水器不正常运行（例如不完全燃烧产生大量的一氧化碳）能够发出报警，并及时排出室内的一氧化碳，将会给我们的生活带来极大的方便。本智能排气扇以51单片机为控制单元，,采用DTH11湿度传感器来检测浴室室内的湿度，采用抗干扰能力强，精度高的数字温度传感器DS18B20感知室内温度，同时检测并控

2、制热水的开闭。通过PWM波脉宽调节机制实现电机对排气扇的调速。系统经1602液晶把温度、湿度、速度等实时信息反馈给使用者。使用者也可以通过按键实现排气扇开停的控制.关键词：智能排气扇；电机驱动；水流检测；系统功能及参数一、总体方案设计本智能排气扇采用8位的51单片机为主控制器，通过温度、湿度传感器采集室内的温度、湿度等数据，并将显示在1602液晶显示器。由温度传感器来检测热水开停并指示，同时采用烟雾传感器检测室内是否出现有害气体，在出现有害气体时报警提示并强制排气。在紧急情况下可通过按键控制排气扇开停

3、。系统框图如下：图1系统框图二模块方案设计1、控制系统---单片机最小系统采用AT89C51单片机，片内含2kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机数据存储器（RAM），传统的51单片机具有价格低廉，使用简单等特点。2、电源模块的选择鉴于自制电源经济实惠，且可以很好的锻炼动手能力，采用自制稳压电源模块，通过7.2V移动电源来制作5V电源。3、测温模块选择采用灵敏度较高的温度传感器DS18B20测量温度，DS18B20的DQ管脚与单片机IO口连接，将测到的温度转化为

4、电压值送给单片机处理。4、湿度测量模块采用湿度传感器DHT11测量室内湿度，DHT11与单片机IO口连接，将测到的湿度值转化为电压值送给单片机处理。5、电机驱动模块采用直流电机，通过搭建简便的排气扇外围电路，来和单片机相连，利用单片机输出PWM信号来控制风扇的转动。驱动电路芯片选择L9110。6、烟雾检测报警模块采用灵敏度较高的烟雾传感器MQ-2检测，将检测到的烟雾浓度转换为电压值，送给单片机处理同时启动报警系统。7、显示模块采用1602液晶显示，1602内部集成有显示芯片，可以识别英文字母、阿拉伯数

5、字和日语，价格比较便宜，可以对温度、湿度等很好的进行显示，显示更加人性化。8、水流检测模块考虑到实际浴室中有水流的时候热水器会点火加热，故采用检测是否有火源加热的方法来模拟检测是否有水流，若检测到火源，则说明有水流经过，并采取相应的操作。9、按键模块设计要求用红外模块进行控制，但考虑到经济成本，本系统采用按键进行对特殊情况的控制。本设计所需按键控制较少，只需用两个按键控制排气扇的开闭。10、排气扇的转速控制通过单片机输出占空比不同的PWM波来调节电机的转速进而控制风扇的转速，占空比越大，转速越高。11

6、、排气扇转速检测使用霍尔传感器，在扇叶上粘上磁铁，每当扇叶上的磁铁扫过霍尔原件时霍尔模块输出端输出低电平，不扫过则输出高电平，通过单位时间内对输出低电平次数的计数来计算风扇的转速。三系统各模块电路设计1、控制器51单片机。器件采用ATMEL公司的MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。可以很好的控制温度、湿度的监测和控制显示和语音报警。同时达到控制排气扇的开关的要求。其丰富的管脚足以满足本次智能排气扇的要求。51单片机最小系统原理图如下：图251单片机最小系统图2、电源模块

7、本次设计中，各芯片和传感器的电源供电电压一般都为5V左右，考虑到比赛上交作品时要交成品，我们使用7.2V的移动电源作为电压输入，电路接470uf的电容进行滤波和能量存储，用三端稳压器7805进行稳压，稳定输出为5V，220uf的电容使输出更加稳定。市电制作的5V稳压电源原理图如下：图35V稳压电源3、报警电路采用蜂鸣器电路，提供报警声音。原理：　由于蜂鸣器的工作电流一般比较大，以致于单片机的I/O口是无法直接驱动的，所以要利用放大电路来驱动，一般使用三极管来放大电流就可以了。该三极管我们可以选择S85

8、50来满足要求。三极管的发射极接高电平，扬声器正极接三极管的集电极，负极与地相接，当单片机输出低电平时，三极管导通，扬声器发出生音，反之。单片机输出高电平，三极管不导通，扬声器不发声。电路图如下：图4蜂鸣器电路4、烟雾检测模块根据实际需求，我们选择MQ-2烟雾传感器，直流电压5v电源供给传感器工作，加热丝给烟雾传感器加热一定时间后传感器才开始检测烟雾。当烟雾浓度升高时，传感器电导率下降，传感器两端电压升高，输出电压升高，与电压比较器LM393的3管脚电压