基于51单片机的自动开关小风扇制作

罗特布克

已于 2024-08-02 22:44:22 修改

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文章标签： 51单片机嵌入式硬件单片机

于 2024-08-02 22:42:10 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/nongte/article/details/140873681

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1.背景

这个夏天，7月的雨季过后天气越来越热，于是买了一个小风扇。但普通小风扇智能化程度低，不能自动开关，会白白浪费电，于是想着利用单片机将其改造一下，增加一些自动开关的功能，感应到有人就开启，没人就关闭，也同时学习一下单片机的知识。

2.实现功能

这个项目称之为USB小风扇改造计划1.0，后续还会有2.0、3.0。目的是将USB小风扇增加一个功能：感应是否有人自动开启风扇。

既然是拓展，不能破坏原来的小风扇结构，于是计划将我的控制系统封装成一个硬件整体，小风扇和控制器连接，然后控制器和电脑电源连接，这样就不会破坏原有的小风扇结构，实现硬件解耦。

3.基本构思

使用超声波传感器感知物体距离，当距离小于一定阈值的时候启动开关，控制风扇运转，大于一定值关闭开关。电源由电脑USB口输入，控制器输出口控制电源通断，与小风扇连接。总之，小风扇最终的输入控制量就是电源的开关量，达到某个条件就打开/关闭。

4.方案设计

这里开始具体方案设计，主要材料选材、连接方案、软件

4.1主要材料

1、单片机最小系统：选择51单片机。这里需要用51单片机的最小系统，不仅仅是单片机芯片。懒得焊接，就买了个51的最小系统底座。用上以前的51单片机芯片。

2、继电器：继电器作为开关，可以通过单片机的IO口高低电平控制电源的通断。选了一个单路继电器，具体接口说明如下图。

3.超声波传感器：选择普通的HC-SR04这种型号的超声波传感器。该型号的超声波传感器的使用方法和原理可以查看相关使用方法，这里就不赘述了。

4.USB接口：用于供电。

4.2设计连接图

选择了上述的硬件后，具体的硬件连接示意图如下

4.3软件代码

软件部分主要是启动超声波传感器，测量距离。这里设置低于40cm触发IO口置为低电平，然后启动继电器常开口，开启风扇。

/*** 项目名称：USBFan1.0 USB感应风扇 ***/
/*** 项目功能：感应有人靠近，自动打开风扇 ***/
/*** 完成时间：20240802 ***/
/*** 作者：罗特布克 ***/
/*** 备注：***/

#include "reg52.h"
 
/*** 定义IO口 ***/
sbit SWITCH = P3^6; //  定义继电器开关
sbit Trig = P1^1;   //  超声波触发口
sbit Echo = P1^2;   //  超声波接收口

/*** 函数：延时10us ***/ 
void Delay10us() //  延时10us @11.0592MHz
{
	unsigned char i;
	i = 2;
	while (--i);
}
/*** 函数：初始化定时器 ***/  
void Time0Init()
{
	TMOD &= 0xF0;
	TMOD |= 0x01;
	TH0 = 0;
	TL0 = 0;
}
/*** 函数：启动超声波触发信号 ***/ 
void StartHC_SR04()//  给Trig口一个10us的高电平
{
	Trig = 0;
	Trig = 1;
	Delay10us();
	Trig = 0;
}
/*** 函数：返回测得距离 ***/ 
double Calculate_Dis(void)
{
	double distance=0;
	double time=0;
	StartHC_SR04();
	while(Echo == 0);  //  Echo返回的高电平的持续时间就是超声波传播的时间。这里等待高电平，没来就一直等待，直到变为1进入下一个语句。
	TR0 = 1;           //  开启定时器
	while(Echo == 1);  //  当Echo为高电平，说明超声波还没有回来，持续计时，直到变为低电平，进入下一个语句（关闭计时器）。
	TR0 = 0;           //  关闭定时器
	time = (TH0 * 256 + TL0)*1.085; //  计算时间 单位是us
	distance = time * 0.017;        //  计算距离 = 速度*时间/2，单位cm
	return 	distance;
}
/*** 主函数 ***/ 
void main()
{
	double HC_Dis=0; //  超声波传感器测得的距离
	Time0Init();
	while(1)
	{
		HC_Dis=Calculate_Dis();
		if(HC_Dis < 40)
		{
			SWITCH = 0;
		}
		else
		{
			SWITCH = 1;
		}
		TH0 = 0; //定时器清空，以便下一次测距
		TL0 = 0;
	}
}