楊行　徐登

摘要：設計一套家用通風系統(tǒng)，以STM32F103ZET6為主控芯片，通風電機采用直流電機，利用按鍵控制STM32的通用定時器TIMx輸出可調PWM（Pulse Width Modulation）信號，通過電機驅動芯片L298N改變直流電機的轉速，實現(xiàn)通風系統(tǒng)轉速調節(jié)。系統(tǒng)軟硬件設計簡潔合理，效率高，在智能通風領域具備一定的應用價值。

關鍵詞：通風系統(tǒng)；STM32F103；PWM；電機調速

中圖分類號：TP368.1 文獻標志碼：A 文章編號：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

隨著人民生活水平的提高和家庭裝修的持續(xù)普及，大家對室內環(huán)境安全特別是空氣質量安全越來越重視，成為大家家居入住首選考慮因素。其中通風成為提升室內空氣質量的重要手段，通風是借助換氣稀釋或通風排除等手段，控制空氣污染物的傳播與危害，實現(xiàn)室內外空氣環(huán)境質量保障的一種建筑環(huán)境控制技術。通風系統(tǒng)就是實現(xiàn)通風這一功能，包括進風口、排風口、送風管道、風機、降溫及采暖、過濾器、控制系統(tǒng)以及其他附屬設備在內的一整套裝置。在整個通風系統(tǒng)中控制系統(tǒng)是核心，其關鍵技術是電機速度的調節(jié)。

本文設計了一套家用通風系統(tǒng)，以STM32F103ZET6為主控芯片，通風電機采用直流電機，利用按鍵控制STM32的通用定時器TIMx輸出可調PWM（Pulse Width Modulation）信號，通過電機驅動芯片L298N改變直流電機的轉速，實現(xiàn)通風系統(tǒng)轉速調節(jié)。系統(tǒng)軟硬件設計簡潔合理，效率高，在智能通風領域具備一定的應用價值。

1 系統(tǒng)整體方案設計

圖1所示為系統(tǒng)整體框圖，處理器采用STM32F103ZET6，按鍵采用獨立按鍵，直流風扇采用24V直流電機，電機采用L298N驅動調速。

系統(tǒng)要求實現(xiàn)通過3個按鍵控制直流電機的轉速。系統(tǒng)具體功能如下：開機后，系統(tǒng)上電時，直流電機保持靜止狀態(tài)，按鍵key1按下，直流電機高速運轉；按鍵key2按下，直流電機低速運轉；按鍵key3按下，直流電機停止運轉。

L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓，大電流的電機驅動芯。該芯片采用15腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達46V，輸出電流大，瞬間峰值可達3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率為25W。內含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅動器，可以用來驅動直流電機和步進電機、繼電器線圈等感性負載；采用標準邏輯電平信號控制；具有兩個用控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。L298N模塊的管腳圖如下圖2所示，各管腳中In1、In2、ENA、與OUT1、OUT2是控制一個電機輸出；In3、In4、ENB、與OUT3、OUT4是控制另一個電機的輸出；VCC、GND是電機的供電電壓輸入端。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 硬件設計思路

本項目對通用定時器TIM3進行參數(shù)配置，使其輸出2個不同占空比的PWM波形，每個PWM波形對應不同的電機轉速，從功能需求上看，家用通風系統(tǒng)可以通過STM32的GPIO端口輸出相應的電機轉速控制信號，其各自對應的功能關系如下表1所示。

2.2 硬件電路設計

硬件原理圖如圖3所示，按鍵key1接在PB5引腳上，按下時電機高速運轉；按鍵key2接在PB6引腳上，按下時電機低速運轉；按鍵key3接在PB7引腳上，按下時電機停止運轉。L298N模塊的輸入引腳IN1接在PA5引腳上，IN2接在PA6上，ENA使能端接在PA4上。

具體的引腳分配如表3。

3 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件流程圖如圖4所示，其中，初始化定時器3的編程思路如下：

1） 初始化相應GPIO管腳（PA6），并使能TIM3時鐘和GPIOA時鐘；

2） 初始化定時器參數(shù)；

3） 設置PWM通道的模式；

4） 使能PWM通道預裝載寄存器；

5） 使能定時器3。

4 運行測試

在完成軟件設計之后，將編譯好的文件下載到STM32F103ZE6芯片上，觀看其運行結果，如圖5所示，按下K1按鍵，直流電機快速運轉，此時占空比為80%；如圖6所示，按下K2按鍵，直流電機低速運轉，此時占空比為50%；按下K3按鍵，直流電機停止轉動。

5 總結

本文主要設計了一套家用通風系統(tǒng)，以STM32F103ZET6為主控芯片，通風電機采用直流電機，利用按鍵控制STM32的通用定時器TIMx輸出可調PWM（Pulse Width Modulation）信號，通過電機驅動芯片L298N改變直流電機的轉速，實現(xiàn)通風系統(tǒng)轉速調節(jié)。系統(tǒng)軟硬件設計簡潔合理，效率高，在智能通風領域具備一定的應用價值。

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