基于STM32温控风扇设计

齐齐哈尔大学

综合实践（论文）

题目基于STM32的温控风扇

学院通信与电子工程学院

专业班级

学生姓名

学生学号

指导教师朱磊

摘要：随着科技的日新月异，智能家居逐渐走入普通家庭，风扇作为基本的家用电器也将成为智能家居的一部分。这里介绍的是以STM32单片机为控制单元并结合嵌入式技术设计的一款具有温控调速、液晶显示温度等信息的智能电风扇。经过前期设计、制作和最终的测试得出，该风扇电源稳定性好，操作方便，运行可靠，功能强大，价格低廉，节约能耗，能够满足用户多元化的需求。该风扇具有的人性化设计和低廉的价格很适合普通用户家庭使用。

关键词：STM32单片机电风扇温控调速

目录

摘要............................................................................. 错误！未定义书签。

第1章绪论 (1)

1.1 概述............................................................ 错误！未定义书签。

1.2 设计目的及应用 (1)

第2章温控电风扇方案论证 (2)

2.1 温度传感器的选择 (2)

2.2 控制核心的选择 (2)

2.3 显示电路的选择 (3)

2.4 调速方式的选择 (3)

第3章温控电风扇硬件设计 (5)

3.1 硬件系统总体设计 (5)

3.2 本系统各器件简介 (5)

3.2.1 DS18B20简介 (5)

3.2.2 STM32简介 (7)

3.2.3 LCD1602液晶屏简介 (8)

3.3 各部分电路设计 (9)

3.3.1 温度传感器的电路 (9)

3.3.2 LCD1602液晶屏显示电路 (10)

第4章温控电风扇软件设计 (11)

4.1 软件系统总体设计 (11)

4.2 系统初始化程序设计 (11)

4.3 温度采集与显示程序设计..................... 1错误！未定义书签。结论 (14)

参考文献 (15)

附录1 (16)

附录2 (25)

第1章绪论

1.1 概述

传统电风扇多采用机械控制，功能单一，噪声大，定时时间短，摇头模式固定，变档风速变化较大。针对这些缺点，本文采用了一款性价比高、功耗低的基于ARM CortexM3内核的STM32单片机作为控制单元制作了一台智能电风扇，该风扇巧妙地运用温度传感技术、液晶显示技术等，把智能控制技术应用到家用电器的控制中，可以根据环境温度的采样实现风速的自动调整，并根据采集到的温度显示到液晶屏上。采用的芯片功能强大，方便进行功能扩展。

1.2 设计目的及意义

春夏（夏秋）交替时节，白天温度依旧很高，电风扇应高转速、大风量，使人感到清凉；到了晚上，气温降低，当人入睡后，应该逐步减小转速，以免使人感冒。虽然电风扇都有调节不同档位的功能，但必须要人手动换档，睡着了就无能为力了，而普遍采用的定时器关闭的做法，一方面是定时时间长短有限制，一般是一两个小时；另一方面可能在一两个小时后气温依旧没有降低很多，而风扇就关闭了，使人在睡梦中热醒而不得不起床重新打开风扇，增加定时器时间，非常麻烦，而且可能多次定时后最后一次定时时间太长，在温度降低以后风扇依旧继续吹风，使人感冒；第三方面是只有简单的到了定时时间就关闭风扇电源的单一功能，不能满足气温变化对风扇风速大小的不同要求。又比如在较大功率的电子产品散热方面，现在绝大多数都采用了风冷系统，利用风扇引起空气流动，带走热量，使电子产品不至于发热烧坏。要使电子产品保持较低的温度，必须用大功率、高转速、大风量的风扇，而风扇的噪音与其功率成正比。如果要低噪音，则要减小风扇转速，又会引起电子设备温度上升，不能两全其美。为解决上述问题，我们设计了这套温控自动风扇系统。本系统采用高精度集成温度传感器，用单片机控制，能显示实时温度，并根据使用者设定的温度自动在相应温度时作出小风、大风、停机动作，精确度高，动作准确。

第2章温控电风扇方案论证

2.1 温度传感器的选择

温度传感器可由以下几种方案可供选择：

方案一：选用热敏电阻作为感测温度的核心元件，通过运算放大器放大由于温度变化引起热敏电阻电阻的变化、进而导至的输出电压变化的微弱电压变化信号，再用AD 转换芯片ADC0809将模拟信号转化为数字信号输入单片机处理。

方案二：采用热电偶作为感测温度的核心元件，配合桥式电路，运算放大电路和AD转换电路，将温度变化信号送入单片机处理。

方案三：采用数字式集成温度传感器DS18B20作为感测温度的核心元件，直接输出数字温度信号供单片机处理。

对于方案一，采用热敏电阻有价格便宜、元件易购的优点，但热敏电阻对温度的细微变化不敏感，在信号采集、放大、转换过程中还会产生失真和误差，并且由于热敏电阻的R-T关系的非线性，其本身电阻对温度的变化存在较大误差，虽然可以通过一定电路予以纠正，但不仅将使电路复杂稳定性降低，而且在人体所处温度环境温度变化中难以检测到小的温度变化。故该方案不适合本系统。

对于方案二，采用热电偶和桥式测量电路相对于热敏电阻其对温度的敏感性和器件的非线性误差都有较大提高，其测温范围也非常宽，从-50摄氏度到1600摄氏度均可测量。但是依然存在电路复杂，对温度敏感性达不到本系统要求的标准，故不采用该方案。

对于方案三，由于数字式集成温度传感器DS18B20的高度集成化，大大降低了外接放大转换等电路的误差因素，温度误差很小，并且由于其感测温度的原理与上述两种方案的原理有着本质的不同，使得其温度分辨力极高。温度值在器件内部转换成数字量直接输出，简化了系统程序设计，又由于该传感器采用先进的单总线技术（1-WRIE），与单片机的接口变的非常简洁，抗干扰能力强。关于DS18B20的详细参数参看下面“硬件设计”中的器件介绍。

2．2 控制核心的选择

方案一：采用电压比较电路作为控制部件。温度传感器采用热敏电阻或热电偶等，温度信号转为电信号并放大，由集成运放组成的比较电路判决控制风扇转速，当高于或低于某值时将风扇切换到相应档位。

方案二：采用STM32单片机作为控制核心。以软件编程的方法进行温度判断，并在端口输出控制信号。