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引言

随着科技的不断发展，智能家居系统逐渐走进了我们的生活。人体红外追踪风扇作为一种智能化、节能且高效的家电，能够根据人的位置和环境温度自动调整风速，提升用户体验。本项目基于STM32单片机，结合人体红外传感器、温度传感器、OLED显示屏等外设，设计了一款能够追踪人体位置、自动调节温度的智能风扇。

本文将详细介绍该系统的设计方案、功能描述、硬件架构以及软件实现等方面，帮助读者全面了解该项目的实现过程。

系统方案

本系统采用STM32F103系列单片机作为主控芯片，搭建智能风扇控制系统。系统硬件部分主要包括以下几部分：

1. STM32单片机：负责整个系统的控制，读取传感器数据，并根据算法进行决策，控制风扇的转速和方向。
2.  三路人体红外传感器：用于检测人体在不同区域的位置，从而控制风扇的追踪功能。
3. 0.96寸OLED显示屏：用于显示当前系统状态、温度信息、风扇档位以及模式选择等。
4.  DHT11温湿度传感器：用于检测环境温度，为智能模式提供依据。
5.  按键模块：用于手动设置温度阈值和风扇档位，方便用户根据需求进行调节。
6.  风扇驱动电路：通过PWM信号控制风扇的转速，提供智能风扇的档位控制。

系统方案如图所示：

系统功能描述

1. 智能模式

在智能模式下，系统根据DHT11温湿度传感器采集的环境温度来自动调节风扇的档位。当温度高于用户设定的阈值时，风扇自动以较高的速度运行，以帮助降温；当温度低于设定阈值时，风扇的转速会降低，节能降噪。

功能特点：

1. 温度阈值可以通过按键设置，方便用户调整。
2. 根据温度实时调节风扇转速，保证室内温度在舒适范围内。

2. 追踪模式

在追踪模式下，系统通过三路人体红外传感器检测人体在房间内的位置，实时调整风扇的转向和转速，保证风扇始终对准人体，提供精准的气流。

功能特点：

1.  三路红外传感器通过覆盖不同角度，实现360度无死角追踪。
2. 风扇的方向和转速根据人体位置动态调整，提高舒适度。

3. 按键设置

系统提供按键设置功能，用户可以根据需求调整温度阈值、风扇档位以及选择模式（智能模式或追踪模式）。按键输入简单直观，用户体验友好。

功能特点：

1. 设置温度阈值，适应不同的季节变化。
2. 手动选择风扇档位，满足用户个性化需求。
3. 切换模式，支持智能模式与追踪模式的自由切换。

4. OLED显示

OLED显示屏实时显示当前的系统状态，包括环境温度、设定的温度阈值、风扇档位、当前模式等信息。通过简洁的界面，用户可以一目了然地了解系统运行状态。

功能特点：

1. 显示当前温度、风扇档位、模式选择等。
2. 实时刷新，保证信息的准确性和时效性。

硬件设计

1. 主控单元：STM32F103C8T6

STM32F103C8T6单片机作为系统的核心，负责接收传感器的数据并做出相应的控制决策。它内置多路PWM输出，用于控制风扇的转速，且具备丰富的GPIO接口，便于连接人体红外传感器、按键以及显示屏等外设。

2. 人体红外传感器

本系统采用了三路人体红外传感器，每个传感器具有一定的检测范围。当人体进入传感器的探测范围时，传感器输出高电平信号，STM32单片机实时获取传感器数据并判断人体的位置，从而调整风扇的方向和速度。

3. DHT11温湿度传感器

DHT11温湿度传感器用于获取当前环境的温度值，为智能模式提供依据。该传感器通过单总线协议与STM32单片机进行通信，具有较高的精度和稳定性。

4. OLED显示屏

OLED显示屏通过I2C通信接口与STM32单片机连接，用于显示当前的系统状态。OLED显示屏分辨率为128x64，可以清晰地显示温度值、风扇档位、工作模式等信息。

5. 风扇驱动电路

风扇驱动电路基于PWM调制原理，通过控制风扇的电压频率来调节风扇转速。STM32单片机通过定时器生成PWM信号控制风扇的转速，实现智能风扇的档位控制。

软件设计

1. 传感器数据采集

STM32单片机通过I2C和GPIO接口读取DHT11温湿度传感器和人体红外传感器的数据。温度数据采集周期设置为1秒，而人体红外传感器则实时监测人体的存在与位置。

2. 控制算法

控制算法包括两个主要部分：

1. 温度控制算法：根据DHT11传感器的温度值与设定的温度阈值进行比较，决定风扇的转速（低速、中速或高速）。该算法保证了温度变化时风扇能够及时响应。
2. 追踪控制算法：根据三路红外传感器的输出信号判断人体的位置，调整风扇的转向。若人体在某个位置停留时间较长，风扇会自动将风向对准人体，并根据需要调整转速。

3. 显示更新

OLED显示屏每秒更新一次，显示温度、风扇档位、当前模式等信息，确保用户实时了解系统运行状态。

总结

本项目实现了一款基于STM32的人体红外追踪风扇，结合温度自动调节和人体追踪两种智能功能，为用户提供更加舒适的使用体验。系统不仅实现了智能温控，还能够根据人体的位置自动追踪，为现代家居环境增添了更多的便捷和科技感。通过这款风扇，用户可以享受到更加智能化的家居体验，同时也为智能家居的发展提供了一些思路。

未来可以进一步优化该系统的算法和硬件设计，例如加入更多种类的传感器，提升风扇的精度与响应速度，使其更加智能化和高效。

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