摘要现代生活中随着高新技术的高速蓬勃发展人们生活水平的提高许多智能产品应运而生大家都在积极地改进传统家电希望给它们加入智能元素注入新的能量。相比于空调这个现在更受大众欢迎的产品电风扇的地位渐渐被弱化。但是电风扇却依然有着空调所不具备的优点成本低廉、耗电量低而且更加环保。在未来的一段时间里随着社会可能逐渐步入的人口老龄化风扇所输出的风是属于类似自然风这样的风更适合广大老人、儿童以及体质虚弱的人而且使用风扇的人群也不会受“空调病”的困扰。相比于空调的大功率耗电风扇的耗电量可以说是微乎其微这个低能耗的特点注定了电风扇能够在广大的家庭中落户。本次设计的人脸追踪识别可调速智能风扇一款能够自动追踪识别人脸位置并根据与使用者的距离、环境温度等因素自动调节风速同时也支持手动调速的智能风扇提高风扇使用的智能化体验使其在家庭、办公室等场所都能方便使用。工作任务在智能调速风扇的基础上添加人脸追踪功能利用摄像头等图像采集设备准确捕捉人脸图像信息在一定范围内能够实时追踪人脸的移动确保风扇送风方向始终朝着人脸所在位置的新式智能家电。本系统设计简单、性能优良具有一定的实用性。关键词人脸识别追踪风扇调速低能耗1 绪论本章主要阐述了人脸追踪识别可调速智能风扇系统的研究背景现状发展方向明确的指出了制作智能电风扇所用到的元器件以及各个元器件的功能描述。1.1 研究背景和意义随着社会水平的高速发展家用电器已经越来越智能化紧随着物价也自然会因为设计成本的提高而上涨。单单从夏季我们用来降温的电器来看尽管很多城市家庭如今已经用上了空调但大多数的中国农村家庭仍还在利用电扇降温防暑。电扇虽有调节档位的功能但仍然离不开人工手换档摇头灵活性太差。比如在深夜里当人换动位置后风扇的就没办法有效的工作可是这时人已经入睡并不能及时手动改变风扇的方向就很容易造成浪费。为了避免这种不便情况我们一般都会给风扇摇头让风扇摇头但这依旧不是很智能化。因为如果当风扇摇头到后气温依旧没有明显的下降但是这时风扇已经在工作人就很容易会再次被热醒而不得不起床重新改变风扇的方向这样人根本得不到充足的休息时间。因此人脸追踪识别可调速智能风扇系统是当今市场迫切需求的产品。1.2 研究方向与现状当今社会已经完全进入了电子信息化智能风扇系统在各行各业中已经得到了充分的利用。具有对风扇进行实时监控的功能以保证工业仪器测量工具农业种植的正常运作它的最大特点是能实时监控风扇并能同时控制电机运作来改变风扇的速度。它的广泛应用和普及给人们的 日常生活带来了方便。人脸追踪识别可调速智能风扇系统是用单片机系统来完成的一个小型的控制系统。现阶段运用 与国内大部分家庭系统效率越来越高成本也越来越低。其发展趋势可 以根据其性质进行相应的改进可以运用与不同场合的监测控制并带来大量的经济效益。相比于空调这个现在更受大众欢迎的产品电风扇的地位渐渐被弱化。但是电风扇却依然有着空调所不具备的优点成本低廉、耗电量低而且更加环保。在未来的一段时间里随着社会可能逐渐步入的人口老龄化风扇所输出的风是属于类似自然风这样的风更适合广大老人、儿童以及体质虚弱的人而且使用风扇的人群也不会受“空调病”的困扰。相比于空调的大功率耗电风扇的耗电量可以说是微乎其微这个低能耗的特点注定了电风扇能够在广大的家庭中落户。而电风扇吹风的时候仅是消耗电能而不会排放出任何其他东西比空调更加环保。因此电风扇在电器市场的竞争中仍然保持着很大的优势在将来的电器市场也能占据一部分市场份额。但是现有的电风扇功能单一除了定时关机、调节风速、选择输出风的类型等基础功能外摇头的功能只能对着一个方向或者固定左右摇头在炎炎夏日这种风力输出显然不适合在风扇范围内活动的人。因此想要加强风扇在市场销售份额中的占有率就必须对风扇的现有功能进行改进强化电风扇的基础功能。本次课题要研究一种能够自动跟踪人体摇头的电风扇该风扇能够做到在感应范围内随着人体的移动而摇头从而始终将风力对着人体输送。这样的设计使电风扇的功能更加强大并且也更加人性化增强风扇在在家用电器的产品销售中的竞争力。1.3 国内外研究现状技术研发与创新国内众多企业和科研机构在调速智能风扇的技术研发方面投入了大量精力取得了显著成果。例如科派公司自主研发的直流变频电机采用先进的电子技术与永磁材料结合领先的电机设计制造技术创造出新一代实用节能型电动机应用于其变频风扇产品具有调速性能好、控制方法灵活多变、效率高、启动转矩大等诸多优点实现了风扇的节能与精准调速。智能化功能拓展一些大型家电厂商如格力、海尔、美的、小米等纷纷推出具备多种智能化功能的调速智能风扇产品。这些风扇不仅可以通过手机 APP 实现远程控制还能与其他智能家居设备进行智能联动。比如小米的智能风扇与小米生态链中的其他产品相互配合为用户打造更加智能化的家居环境。市场规模增长随着国内消费者对生活品质要求的提高以及智能家居市场的不断发展调速智能风扇的市场规模呈现出快速增长的趋势。据相关报告显示2022 年我国智能风扇产量第一的是广东产量 20552.8 万台产量占比达到 88.7%在市场中占据绝对主导地位。品牌与产品多样化国外市场上有许多知名品牌推出了各种类型的调速智能风扇产品如美国的 Honeywell、Lasko德国的 bequiet! 等。这些产品在技术和功能上各有特色例如 bequiet! 在 2023 年推出的首款支持人工智能的无扇叶风扇 zerowings ai配备了先进的人工智能技术和受控气流技术能够独立管理和改善高性能系统的散热并支持语音控制。先进技术应用国外企业在智能风扇的研究中广泛应用了先进的传感器技术、智能控制算法以及通信技术等。例如一些智能风扇产品采用高精度的温度传感器、风速传感器和湿度传感器等能够实时感知环境信息并通过复杂的智能控制算法精准地控制风扇的转速以达到最佳的使用效果和节能目的。市场成熟度较高国外的智能家居市场发展相对较早调速智能风扇作为其中的一部分市场成熟度较高消费者对其接受度和认知度也较高。据统计2022 年全球智能风扇市场规模约 65 亿元且预计未来将持续保持平稳增长的态势。1.4 主要研究内容本次课题研究的内容是以一个风扇为基本模型在完成风扇具有基础功能的上增加一个自动跟踪摇头的功能使得风扇能够随着人体的移动而摇头从而始终将风力对着人体的方向输送输送。该电风扇可以根据人体的位置自动调节风向当人开始走动的时候自动控制风扇的转动这样便能有效利用风力资源三是主控模块这个模块的主体是STM32F103C8T6型号的单片机以这个单片机智能中心对接收到的信号进行逻辑判断最终控制摇头输出脚的电平通过控制电平的高低来控制风扇向左或者向右摇头。这个自动跟踪人体摇头的电风扇控制系统是以电风扇的摇头电机工作状态作为被控量并引入单片机系统通过对电风扇的工作状态以及接收周围人体的信号分析采集由单片机系统对所得的信号进行逻辑判断后再通过可控硅触发导通电源从而实现对风扇的转头电机进行控制。要实现这个功能需要在完成风扇基本功能的基础上添加三个系统模块一是人体检测模块由三个热释电人体感应探头根据人体辐射的红外线能量检测是否有人体存在。如果有人体存在则将收到的红外信号转换成电平信号发送到单片机芯片来实现这个风扇中的人体检测功能二是跟踪控制模块根据三个热释电人体感应探头接收到的信号输入到单片机中通过逻辑判断分析判断出人体位置最终根据计算结果控制摇头控制电路控制电风扇的风对准人体的位置。4、实现效果整体展示​哔哩哔哩视频链接https://www.bilibili.com/video/BV1Rx1eBaEKP/?spm_id_from333.1387.search.video_card.click5、设计原理5.1STM32F103C8T6简介STM32系列处理器是意法半导体ST公司生产的一种基于ARM 7架构的32位、支持实时仿真和跟踪的微控制器。选择此款控制芯片是因为本系统设计并非追求成本的最低或更小的功耗而是在实现本设计功能的前提下能够提供更丰富的接口和功能以便于设计实验系统各实验项目所需的外围扩展电路。此款控制芯片在完成单片机课程的学习后上手较为容易在医疗器械中应用广泛具有很好的学习、实验研究价值。一、STM32的主要优点1使用ARM最新的、先进架构的Cortex-M3内核2 优异的实时性能3 杰出的功耗控制4 出众及创新的外设5 最大程度的集成整合6 易于开发可使产品快速将进入市场二、STM32——最佳的平台选项对于使用同一平台进行多个项目开发而言STM32是最佳的选择1 从仅需少量的存储空间和管脚应用到需要更多的存储空间和管脚的应用2 从苛求性能的应用到电池供电的应用3 从简单而成本敏感的应用到高端应用4 全系列脚对脚、外设及软件的高度兼容性给您带来全方位的灵活性。您可以在不必修改您原始框架及软件的条件下将您的应用升级到需要更多存储空间或精简到使用更少存储空间/ 或改用不同的封装的规格。STM32F103C8T6单片机核心板接口电路图如下图所示。STM32单片机核心板接口原理图6、部分核心代码#include stm32f10x.h #include delay.h #include usart.h #include GPIO/gpio.h #include OLED/oled.h #include timer.h #include pwm.h /****************洪核单片机工作室******************* *** 洪核单片机 *** 项目:STM32人脸追踪识别可调速智能风扇 *** BILIBILI:洪核单片机 *** 小红书:洪核单片机 *** 授权IP:洪核单片机 *** 版本:V01.01 *** MCU:STM32F103C8T6 ******************洪核单片机***********************/ int fan0; int fspwm0; int dangwei1; int main(void) { delay_init(); OLEDGUI_Config();//oled³õʼ»¯ TIM3_Int_Init(499,7199);//50ms OLEDGUI_DispString(0,0,INIT.... ,16,1); gpio_Init(); key_Init(); PWM_Init(); uart1_init(9600); // delay_ms(100); while(1) { //获取按键值 key_scan(); //进入菜单界面显示处理数据 GetKeylnput(Keystatus); //获取传感器数据 SensorDataGet(); delay_ms(100); } }