单片机嵌入式硬件手把手教你写stm32f103智能风扇

1.系统实现目标2.硬件选型和软件准备2.1.硬件选型2.2.软件准备

3.硬件的连接电路4.各个模块的驱动程序4.1.红外传感器的驱动程序4.2.DHT11温湿度传感器的驱动程序4.3.OLED显示模块4.4.舵机的驱动4.5.电机的驱动

5.不同的工作模式5.1.选择模式5.2.手动模式5.3.自动模式

6.总结

1.系统实现目标

本系统可以分为两个模式来进行运行，分别为手动模式和自动模式，同时，在上电进入系统后，还会有一个模式选择的界面产生。

模式选择：在此界面中，可以通过按键K1来控制模式选择，两个模式分别为手动模式和自动模式；通过按键K2可以进入模式。手动模式：在手动模式中，可以通过K1来进行速度调整，分为低速、中速和高速，可以通过K3来控制是否为摇头状态。自动模式：在自动模式下，可以通过红外传感器来检测周围是否有人，通过温湿度传感器来测试周围环境温度和湿度，若达到条件就会触发风扇进行运转，风速也有低速模式、中速模式、高速模式。所有没写出的代码都太长，所以都在链接里面，可以自己下载，积分都设置为0了.

2.硬件选型和软件准备

2.1.硬件选型

1.最小系统板这次项目使用的板子是stm32f103c8t6最小系统板，这个板子在tb上都能够买到，随便一个最小系统板都可以。 2.显示模块显示模块是使用的0.96英寸的OLED屏幕，注意是使用的IIC通信协议的OLED屏幕，不是使用SPI总线协议的。买的时候要看清楚。 3.温度传感器温湿度传感器使用的是DHT11温湿度传感器，用来采集环境的温湿度，最主要是用来采集温度。 4.红外模块红外模块是用来检测风扇前是否有人的。 5.电机驱动模块本次实验用的电机驱动模块是使用的大功率MOS管。 6.舵机舵机这个元器件主要是用来实现风扇摆头这个功能。 7.电机这次的电机是使用的空心杯这个电机，转速快，功率小。以上的元件就是这次项目用到的主要元器件。

2.2.软件准备

当我们把所有的硬件都准备完活以后，就要开始编写软件代码，编写软件代码之前，需要进行软件环境的准备，如果没有软件环境，我把软件环境放在了以下连接中： https://download.csdn.net/download/nbbskk/87239099

3.硬件的连接电路

硬件的连接电路如上其中大功率MOS管需要注意，需要外接电源，不能使用单片机提供的5V引脚，因为如果这个mos管直接连接单片机中的5V引脚的话，就会造成程序的崩溃。

4.各个模块的驱动程序

4.1.红外传感器的驱动程序

红外传感器模块主要是用来检测前方是否有人存在，主要是用在自动模式下的。 .c文件

#include "stm32f10x.h" // Device header

void Infrared_Init(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

// GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);

}

//PB10口来检测红外避障模块的功能，如果检测到障碍物返回1，未检测到障碍物返回2

uint16_t Get_Sign(void)

{

if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_10)==0)

{

return 1;

}

else

{

return 2;

}

.h文件

#ifndef __INFRARED_H

#define __INFRARED_H

void Infrared_Init(void);

uint16_t Get_Sign(void);

#endif

4.2.DHT11温湿度传感器的驱动程序

DHT11温湿度传感器主要是用来检测环境温度的。 .c文件

#include "stm32f10x.h" // Device header

#include "dht11.h"

#include "oled.h"

#include "delay.h"

extern uint8_t dat[5];

void dht11_package_show(void)//DHT11显示模式打包

{

//显示温度和湿度字符

OLED_ShowChinese(10,0,9,16,1);

OLED_ShowChinese(26,0,8,16,1);

OLED_ShowString(42,0,":",16,1);

OLED_ShowChinese(10,16,10,16,1);

OLED_ShowChinese(26,16,8,16,1);

OLED_ShowString(42,16,":",16,1);

OLED_Refresh();

if(DHT_Read())

{

//显示湿度

OLED_ShowNum(52,16,dat[0],2,16,1);

OLED_ShowString(70,16,"%",16,1);

// OLED_ShowNum(50,0,dat[1],5,16,1);

//显示温度

OLED_ShowNum(52,0,dat[2],2,16,1);

OLED_DrawPoint(70,12,1);

OLED_ShowNum(74,0,dat[3],1,16,1);

OLED_Refresh();

delay_ms(10);

}

.h文件

#ifndef __DHT11_PACKAGE_H

#define __DHT11_PACKAGE_H

void dht11_package_show(void);

#endif

4.3.OLED显示模块

OLED显示模块主要是用来显示和调试用的

OLED显示程序包括字库程序太大，放到以下连接中去下载。 https://download.csdn.net/download/nbbskk/87238933

4.4.舵机的驱动

舵机主要是用在切换风扇扫风和不扫风模式的 .c文件

#include "stm32f10x.h" // Device header

void SG90_Init(void)

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;

TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitTypeDefStrucutre;

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6 ;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

TIM_InternalClockConfig(TIM3);//选择内部时钟

//时基单元配置

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=20000-1; //ARR自动装载值

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=72-1; //PSC

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;

TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStructure);

//输出比较器初始化

TIM_OCInitTypeDefStrucutre.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;

TIM_OCInitTypeDefStrucutre.TIM_OCPolarity= TIM_OCPolarity_High;

TIM_OCInitTypeDefStrucutre.TIM_OutputState= TIM_OutputState_Enable ;

TIM_OCInitTypeDefStrucutre.TIM_Pulse=0; //CCR

TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitTypeDefStrucutre);

TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);

}

void setccr(uint16_t crrnum)

{

TIM_SetCompare1(TIM3,crrnum);//设置舵机的旋转，舵机旋转的crrnum最大为2500，最小为500

}

.h文件

#ifndef __SG90_H

#define __SG90_H

void SG90_Init(void);

void setccr(uint16_t crrnum);

#endif

4.5.电机的驱动

电机用来充当风扇

.c文件

#include "stm32f10x.h" // Device header

void key_PWM_Init(void)

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;

TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitTypeDefStrucutre;

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0 ;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//你

GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

TIM_InternalClockConfig(TIM3);//选择内部时钟

//时基单元配置

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=20000-1; //ARR自动装载值

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=72-1; //PSC

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;

TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStructure);

//输出比较器初始化

TIM_OCInitTypeDefStrucutre.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;

TIM_OCInitTypeDefStrucutre.TIM_OCPolarity= TIM_OCPolarity_High;

TIM_OCInitTypeDefStrucutre.TIM_OutputState= TIM_OutputState_Enable ;

TIM_OCInitTypeDefStrucutre.TIM_Pulse=0; //CCR

TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitTypeDefStrucutre);

TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);

}

void setccr3(uint16_t crrnum3)

{

TIM_SetCompare3(TIM3,crrnum3);//设置风扇的转速

}

.h文件

#ifndef __KEY_PWM_H

#define __KEY_PWM_H

void key_PWM_Init(void);

void setccr3(uint16_t crrnum3);

#endif

5.不同的工作模式

5.1.选择模式

当各个模块的驱动程序写好以后，就可以进行模式的选择了，通过对手动模式和自动模式的选择来进入到不同的模式当中。模式选择功能的实现主要是通过按键和标志位来进行实现的，这个项目是通过四个按钮来进行控制的。其中，当在模式选择界面的时候，需要两个按钮，分别接到GPIOA_2和GPIOA_3上，一端接低电平，另一端接IO口。选择模式是通过以下的代码来实现的

show_words3();//显示选择界面

option();//进行模式选择

if(flago==0)//显示手动模式

{

OLED_ShowChinese(50,30,4,16,1);

OLED_ShowChinese(66,30,5,16,1);

OLED_Refresh();

}

else if(flago==1)//显示自动模式

{

OLED_ShowChinese(50,30,6,16,1);

OLED_ShowChinese(66,30,5,16,1);

OLED_Refresh();

}

action();//接收进入模式信息

if(flago==0&&go==1)//进入手动模式

{

manual_mode_Init();//手动模式初始化

while(1)

{

// manual_go();

if(flag_go2==0) //进入循环后，未按下按键跳回选择界面

{

manual_go();//进入手动模式

}

else if(flag_go2==1)//跳出循环界面

{

OLED_Clear();

flago=0;

go=0;

flag_go2=0;

break;

}

else if(flago==1&&go==1)//进入自动模式

{

auto_mode_Init();//自动模式初始化

while(1)

{

// auto_go();

if(flag_go2==0)

{

auto_go();

}

else if(flag_go2==1)

{

OLED_Clear();

flag_go2=0;

flago=1;

go=0;

break;

}

其中单片机上电以后就会进入模式选择界面，通过option函数来实现手动模式和自动模式的选择，此时液晶屏上会显示是手动模式还是自动模式。 option函数通过以下代码来实现的

//给PA2输入低电平进行模式的选择

void option(void)

{

if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_2)==0)

{

delay_ms(30);

if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_2)==0)

{

delay_ms(30);

u++;

flago=u%2;

}

// return flago;

}

option函数主要是通过连接到PA2口的按钮来实现的。

当选择到合适的模式的时候，那么就通过action函数来进入这个模式。 action函数是由以下程序来实现的

//给PA3输入低电平，进入此模式

void action(void)

{

if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_3)==0)

{

delay_ms(30);

if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_3)==0)

{

delay_ms(30);

go=1;

}

// return go;

}

主要是通过PA3口来控制进入。

5.2.手动模式

进入手动模式以后，主要就是通过按钮来实现风扇是否扫风、风扇转速控制主要是通过PA2口的按钮和PB11口的按钮来实现。

当PA2口的按钮按下后，可以实现停止->低速->中速->高速->停止的切换，如此可以进行循环，这一步并没有加上减速的操作，是为了降低按钮的使用量。当PB11口的按钮按下以后，可以实现扫风和不扫风的切换。同时如果按下PA8口的按键的话，程序就会跳回选择模式的界面。

手动模式是由以下程序来实现的

uint16_t mo=0;

uint16_t deg=0;

uint8_t flags_it=0;

void manual_mode_Init(void)

{

key_PWM_Init();

add_init();

delay_init();

OLED_Init();

key_it_Init();

SG90_Init();

setccr(1500);

//显示风速两个字

OLED_ShowChinese(20,0,12,16,1);

OLED_ShowChinese(36,0,7,16,1);

OLED_ShowString(51,0,":",16,1);

OLED_Refresh();

}

void manual_go(void)

{

uint16_t i=0;

flags_it=Get_key_it_flag();//得到是否让风扇转动信号

// mo=add_sub1 ();

// OLED_ShowNum(40,0,flags_it,2,16,1);

if(flags_it==1)//进入扫风的模式

{

//如果扫风，显示扫风模式四个字

OLED_ShowChinese(22,25,11,16,1);

OLED_ShowChinese(38,25,12,16,1);

OLED_ShowChinese(54,25,0,16,1);

OLED_ShowChinese(70,25,1,16,1);

OLED_Refresh();

//正向扫风

for(i=500;i<2500;i+=100)

{

mo=add_sub1 ();//控制风扇转速

flags_it=Get_key_it_flag();

if(flags_it==0)

{

break;

}

mo=add_sub1 ();//控制风扇的转速

deg=mo*830;

setccr3(deg);//设置风扇转速

setccr(i);

delay_ms(100);

mo=add_sub1 ();

if(mo==0)

{

//显示停止两个字

OLED_ShowChinese(58,0,16,16,1);

OLED_ShowChinese(74,0,17,16,1);

OLED_Refresh();

}

else if(mo==4)

{

//显示低速两个字

OLED_ShowChinese(58,0,13,16,1);

OLED_ShowChinese(74,0,7,16,1);

OLED_Refresh();

}

else if(mo==8)

{

//显示中速两个字

OLED_ShowChinese(58,0,14,16,1);

OLED_ShowChinese(74,0,7,16,1);

OLED_Refresh();

}

else if(mo==12)

{

//显示高速两个字

OLED_ShowChinese(58,0,15,16,1);

OLED_ShowChinese(74,0,7,16,1);

OLED_Refresh();

}

// OLED_ShowNum(0,0,mo,2,16,1);

// OLED_ShowNum(20,0,i,2,16,1);

// OLED_ShowNum(0,16,deg,6,16,1);

// OLED_Refresh();

}

//反向扫风

for(i=2500;i>500;i-=100)

{

mo=add_sub1 ();

flags_it=Get_key_it_flag();

if(flags_it==0)

{

break;

}

mo=add_sub1 ();

deg=mo*830;

setccr3(deg);

setccr(i);

delay_ms(100);

mo=add_sub1 ();

if(mo==0)

{

OLED_ShowChinese(58,0,16,16,1);

OLED_ShowChinese(74,0,17,16,1);

OLED_Refresh();

}

else if(mo==4)

{

OLED_ShowChinese(58,0,13,16,1);

OLED_ShowChinese(74,0,7,16,1);

OLED_Refresh();

}

else if(mo==8)

{

OLED_ShowChinese(58,0,14,16,1);

OLED_ShowChinese(74,0,7,16,1);

OLED_Refresh();

}

else if(mo==12)

{

OLED_ShowChinese(58,0,15,16,1);

OLED_ShowChinese(74,0,7,16,1);

OLED_Refresh();

}

// OLED_ShowNum(0,0,mo,2,16,1);

// OLED_ShowNum(20,0,i,2,16,1);

// OLED_ShowNum(0,16,deg,6,16,1);

// OLED_Refresh();

}

else if(flags_it==0)//风扇不扫风

{

OLED_ShowString(22,25," ",16,1);

OLED_Refresh();

mo=add_sub1 ();

deg=mo*830;

setccr3(deg);

if(mo==0)

{

OLED_ShowChinese(58,0,16,16,1);

OLED_ShowChinese(74,0,17,16,1);

OLED_Refresh();

}

else if(mo==4)

{

OLED_ShowChinese(58,0,13,16,1);

OLED_ShowChinese(74,0,7,16,1);

OLED_Refresh();

}

else if(mo==8)

{

OLED_ShowChinese(58,0,14,16,1);

OLED_ShowChinese(74,0,7,16,1);

OLED_Refresh();

}

else if(mo==12)

{

OLED_ShowChinese(58,0,15,16,1);

OLED_ShowChinese(74,0,7,16,1);

OLED_Refresh();

}

// OLED_ShowNum(0,32,mo,6,16,1);

// OLED_ShowNum(0,48,deg,6,16,1);

// OLED_Refresh();

}

5.3.自动模式

自动模式我设计的比较复杂。

首先会检测左前是否有人，如果左前有人，就只会在左半边进行扫风；如果检测到左前没人，会检测右前是否有人，如果右前有人，只会在右半边进行扫风；如果左前和右前都有人，才会180度扫风；如果左前和右前都没人，那就不会扫风。同时，也会进行环境温度的检测如果环境温度>27度，那么就会进入低速模式；如果环境温度>29度，那么就会进入中速模式；如果环境温度>31度，那么就会进入高速模式；

同时，每隔10分钟就会检测一次周围是否有人，进行扫风模式的刷新。同样，如果按下PA8口的按键，程序会跳回选择模式。其中自动模式是由以下程序实现的

void auto_mode_Init(void)

{

speed_control_Init();

//显示速度两个字

OLED_ShowChinese(10,32,7,16,1);

OLED_ShowChinese(26,32,8,16,1);

OLED_ShowString(42,32,":",16,1);

OLED_Refresh();

setccr(1500);

}

void auto_go(void)

{

dht11_package_show();//温湿度的获取和显示

if(dat[2]>=27&&dat[2]<29)//温度大于27度，进入低转速模式

{

low_speed();

}

if(dat[2]>=29&&dat[2]<31)//温度大于29度，进入中等转速模式

{

medium_speed();

}

if(dat[2]>=31)//温度大于31度，进入高转速模式

{

high_speed();

}

其中low_speed()、medium_speed()、high_speed()就是我具体实现的自动转速实现的代码。这些代码太大，放到以下连接中去下载。

https://download.csdn.net/download/nbbskk/87238938

6.总结

智能风扇系统的代码和设计思路就如上所示，如果想获得软件设计流程，可以参考我账号中的另一篇博客。如果想要完整的源码，可以私信我。

注：其中的汉字显示的代码都在oled.c、oled.h和oledfont.h中，如果想要显示自己想要的汉字，需要在字体生成软件中进行生成，字体生成软件我放在下面的连接中了。 https://download.csdn.net/download/nbbskk/87239085

其中的使用方法如下：然后将生成的代码插入到oledfont.h中格式和上面的代码保持一致即可

金钥匙

单片机嵌入式硬件手把手教你写stm32f103智能风扇

单片机运动控制使用stm32实现电机的PID控制

fpga开发单片机嵌入式硬件实验九单周期MIPS CPU设计实验（基于Logisim）

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