基于STM32的智能风扇

2方案

2.1温度传感器的选择
我们尝试使用热电偶来检测温度，让其利用测温的特性检测出温度后，把信号通过我们的桥式电路传到数模转换器中，数模转换器继续把模拟信号转换成为数字信号，让单片机处理数字信号控制电扇。
热电偶自身的线性比较好（和热敏电阻相比较），热电偶是把两种不同的金属焊接在一起，将其尾端通过焊接接在一起，再测出不加热的部位的温度，就可以获得加热点的温度。但是我从网上所知，这种搭配的电路也比较复杂，而且它对温度的改变也不够灵敏，达不到智能风扇所需的温度检测精度需求，故这个方案也不合适。

3硬控设计

3.1智能风扇的总体设计
本次设计选择STM32系列的F103C8T6型号微控制器作为主控芯片，通过DS18B20来采集温度信号，由LCD1602液晶显示温度和当前档位还有当前模式。根据用户设定改变上下限，依靠检测的温度不同，STM32单片机将会控制风扇进行调档。
下图1是总体硬件框图：

图1总体硬件框图
3.2各硬件模块介绍
3.2.1 DS18B20介绍
人们一般选用的数字温度传感器就是DS18B20了，这种温度传感器体积小（与

三极管大小无异），价格实惠、降低了我们的成本，使用网上购物软件很容易就
可以买到，而且抗干扰能力强，精度较高。DS18B20的连接方式简单易懂，本设计传感器只需和一个10K电阻并联即可使用。美国DALLAS半导体公司把DS1820
升级改进成最新的温度传感器DS18B20，它跟传统的热敏电阻比较来说，这款传感器能够把监测出来的温度直接读出，并且可以根据我们软件具体情况，以编程的形式转化成9~12位的数字值读数方式。DS18B20读写信息只需要单根线，数
据总线可以提供温度变换所需要的输出功率。总线自身也可以向所连接的DS18B20温度传感器进行电力供应，不需要外接电源，因此这款温度传感器可以使得系统变得更简洁可靠。
①DS18B20采用单总线技术，用一根信号线就实现数据还有时钟的双向传输，提高了它的抗干扰能力。
②使用时不需要接其他的元件，本设计只需要接一个10K的电阻限制它的高低电平即可。
③可以使用数据线进行电力供应，+3V到+5.5V是它的正常电压范围。
④温度测量的区域在-55到+125℃。测温精度可达0.5℃。
⑤可以依靠程序编写来实现信号的转换，转化为9~12位的数字值读数方式。
⑥用户可以自行调整上下限，达到个性化调档。
DS18B20的初始化方式：
首先我们可以把通信的数据线的电平拉高至“1”这个时候根据时序图我们要做一个短的延时再拉低数据线的电平为“0”，在程序中做一个等待，当低电平到了之后，就进行下一步的750微秒延时，再给一个高电平“1”，再做一个延时等待，等待成功后，传感器就会在15到60微秒之内产生一个的低电平“0”。但是得做一个超时控制防止传感器进入死循环。⑦当芯片读取到了低电平“0”，再做一个延时（从第五步开始累积最少480微秒）。再次拉高数据线的电平至“1”即可。
DS18B20的写操作
首先第一步把通信的数据线的电平拉低至“0”，在程序中做一个延时15微秒的操作，然后使其按照从低到高的顺序，逐个字节发送出来，再做一个45
微妙的延时，接着把数据线的电平拉高至“1”，如此类推这几步之后，发送完字节之后把数据线电平拉高至“1”则停止工作。
DS18B20的读操作：
温度传感器的读操作就比较简单了，因为字节已经传过来，只需要逐个读取即可：首先将数据线电平拉高至“1”，延时2微秒之后，把电平拉低至“0”，

然后做一个延时3微秒的操作之后，再使其电平拉高至“1”，再做一个延时5
微秒的操作，然后去读数据线的状态得到1个状态位，然后相应元件进行数据处理，最后做一个延时60微秒的操作即可。
DS18B20 内部结构及管脚如图2，图3所示：

3.2.3 LCD1602液晶显示器介绍
LCD1602液晶显示器，是一款数字式显示屏，它最多能同时显示16列2行，也就是32位字符，是一种点阵型的液晶模块，可以表示字母数字和符号。但是它由于每一位之间都会有一个点距的间隔，这虽然可以起到了字符间隔和行间距的作用，但同时也不能满足我们想要做出一个好看的图案的想法。我们这个风扇只需要做出温度和档位显示，所以功能上还是满足的，如果想要显示图案我们可以选用LED显示屏了。其实物图如图4所示：

图4 LCD1602实物图