基于STM32F103的通风系统设计

杨行　徐登

摘要：设计一套家用通风系统，以STM32F103ZET6为主控芯片，通风电机采用直流电机，利用按键控制STM32的通用定时器TIMx输出可调PWM（Pulse Width Modulation）信号，通过电机驱动芯片L298N改变直流电机的转速，实现通风系统转速调节。系统软硬件设计简洁合理，效率高，在智能通风领域具备一定的应用价值。

关键词：通风系统；STM32F103；PWM；电机调速

中图分类号：TP368.1 文献标志码：A 文章编号：1009-3044（2018）19-0278-02

Abstract： A set of household ventilation system is designed， with STM32F103ZET6 as the main control chip， the ventilation motor uses DC motor， the key control STM32's universal timer TIMx output adjustable PWM （Pulse Width Modulation） signal is used to change the speed of the DC motor through the motor drive chip L298N to realize the adjustment of the speed of the ventilation system. The software and hardware design of the system is simple and reasonable， and its efficiency is high. It has certain application value in the field of intelligent ventilation.

Key words：Ventilation system； STM32F103； PWM； motor speed regulation

隨着人民生活水平的提高和家庭装修的持续普及，大家对室内环境安全特别是空气质量安全越来越重视，成为大家家居入住首选考虑因素。其中通风成为提升室内空气质量的重要手段，通风是借助换气稀释或通风排除等手段，控制空气污染物的传播与危害，实现室内外空气环境质量保障的一种建筑环境控制技术。通风系统就是实现通风这一功能，包括进风口、排风口、送风管道、风机、降温及采暖、过滤器、控制系统以及其他附属设备在内的一整套装置。在整个通风系统中控制系统是核心，其关键技术是电机速度的调节。

本文设计了一套家用通风系统，以STM32F103ZET6为主控芯片，通风电机采用直流电机，利用按键控制STM32的通用定时器TIMx输出可调PWM（Pulse Width Modulation）信号，通过电机驱动芯片L298N改变直流电机的转速，实现通风系统转速调节。系统软硬件设计简洁合理，效率高，在智能通风领域具备一定的应用价值。

1 系统整体方案设计

图1所示为系统整体框图，处理器采用STM32F103ZET6，按键采用独立按键，直流风扇采用24V直流电机，电机采用L298N驱动调速。

系统要求实现通过3个按键控制直流电机的转速。系统具体功能如下：开机后，系统上电时，直流电机保持静止状态，按键key1按下，直流电机高速运转；按键key2按下，直流电机低速运转；按键key3按下，直流电机停止运转。

L298N是ST公司生产的一种高电压，大电流的电机驱动芯。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V，输出电流大，瞬间峰值可达3A，持续工作电流为2A；额定功率为25W。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电机和步进电机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个用控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。L298N模块的管脚图如下图2所示，各管脚中In1、In2、ENA、与OUT1、OUT2是控制一个电机输出；In3、In4、ENB、与OUT3、OUT4是控制另一个电机的输出；VCC、GND是电机的供电电压输入端。

2 系统硬件设计

2.1 硬件设计思路

本项目对通用定时器TIM3进行参数配置，使其输出2个不同占空比的PWM波形，每个PWM波形对应不同的电机转速，从功能需求上看，家用通风系统可以通过STM32的GPIO端口输出相应的电机转速控制信号，其各自对应的功能关系如下表1所示。

2.2 硬件电路设计

硬件原理图如图3所示，按键key1接在PB5引脚上，按下时电机高速运转；按键key2接在PB6引脚上，按下时电机低速运转；按键key3接在PB7引脚上，按下时电机停止运转。L298N模块的输入引脚IN1接在PA5引脚上，IN2接在PA6上，ENA使能端接在PA4上。

具体的引脚分配如表3。

3 系统软件设计

系统软件流程图如图4所示，其中，初始化定时器3的编程思路如下：

1） 初始化相应GPIO管脚（PA6），并使能TIM3时钟和GPIOA时钟；

2） 初始化定时器参数；

3） 设置PWM通道的模式；

4） 使能PWM通道预装载寄存器；

5） 使能定时器3。

4 运行测试

在完成软件设计之后，将编译好的文件下载到STM32F103ZE6芯片上，观看其运行结果，如图5所示，按下K1按键，直流电机快速运转，此时占空比为80%；如图6所示，按下K2按键，直流电机低速运转，此时占空比为50%；按下K3按键，直流电机停止转动。

5 总结

本文主要设计了一套家用通风系统，以STM32F103ZET6为主控芯片，通风电机采用直流电机，利用按键控制STM32的通用定时器TIMx输出可调PWM（Pulse Width Modulation）信号，通过电机驱动芯片L298N改变直流电机的转速，实现通风系统转速调节。系统软硬件设计简洁合理，效率高，在智能通风领域具备一定的应用价值。

参考文献：

[1] 张铎.自动识别技术应用案例分析[M].武汉：武汉大学出版社，2010： 56-67.

[2] 范书瑞，李琦，赵燕飞.Cortex-M3嵌入式处理器原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2011：34-36.

[3] 汪浩.物联网的触点：RFID 技术及专利的案例应用[M].北京：科学出版社，2010：33-39.