基于STM32的智能温控风扇系统设计

最新推荐文章于 2025-10-14 17:30:00 发布

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#stm32 #嵌入式硬件 #单片机

引言
系统需求与设计目标
硬件设计
3.1 核心控制模块
3.2 传感器模块
3.3 驱动模块
3.4 通信模块
3.5 显示模块
软件设计
4.1 数据采集与处理
4.2 风扇速度控制逻辑
4.3 状态显示与远程监控
代码实现
5.1 温度数据采集
5.2 风扇速度控制
5.3 状态显示与通信
5.4 主程序实现
应用领域
常见问题和解决方法
总结

引言

随着智能化技术的发展，家用电器逐渐向节能、高效、智能方向发展。传统风扇无法根据环境温度动态调节风速，既浪费能源又无法提供最佳体验。本项目基于STM32微控制器设计了一种智能温控风扇系统，通过温度传感器实时监测环境温度，自动调节风扇速度，同时支持远程监控与控制。

系统需求与设计目标

本系统需要实现环境温度的实时监测，根据温度变化动态调整风扇转速，并通过OLED显示风扇状态。同时，系统支持远程查看与控制风扇状态，需具备低功耗、高可靠性的特点。

硬件设计

核心控制模块
系统核心使用STM32F103C8T6开发板，负责温度采集、速度控制、状态显示和通信。

传感器模块
使用DHT11温湿度传感器，实时采集环境温度数据。

驱动模块
采用PWM控制直流风扇速度，通过MOSFET电路驱动风扇。

通信模块
ESP8266 Wi-Fi模块实现风扇状态的远程监控与控制。

显示模块
OLED屏用于显示实时温度、风扇状态及速度。

软件设计

数据采集与处理
通过DHT11采集环境温度数据，对数据进行滤波与处理，确保数据的准确性和稳定性。

风扇速度控制逻辑
根据设定的温度阈值与当前温度的偏差，通过PWM信号动态调整风扇速度，实现最佳的温控效果。

状态显示与远程监控
OLED显示屏实时显示温度和风扇运行状态，ESP8266模块将状态信息上传至远程服务器，支持用户通过手机或电脑控制风扇。

代码实现

温度数据采集

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "dht11.h"

float current_temperature;

void Temperature_Init(void) {
    DHT11_Init();  // 初始化DHT11温湿度传感器
}

void Read_Temperature(void) {
    float humidity;
    if (DHT11_Read_Data(&current_temperature, &humidity) == 0) {
        printf("Temperature: %.1f C\n", current_temperature);
    } else {
        printf("Temperature Read Error\n");
    }
}

风扇速度控制

#include "pwm_control.h"

void Fan_Speed_Control(float temperature) {
    int pwm_value;
    if (temperature < 25.0) {
        pwm_value = 0;  // 温度低于25°C，关闭风扇
    } else if (temperature < 30.0) {
        pwm_value = 50;  // 温度在25°C到30°C之间，中速
    } else {
        pwm_value = 100;  // 温度高于30°C，全速
    }
    Set_PWM_Value(pwm_value);  // 设置PWM占空比
    printf("Fan Speed: %d%%\n", pwm_value);
}

状态显示与通信

#include "oled.h"
#include "wifi.h"

void Display_Status(float temperature, int fan_speed) {
    char buffer[32];
    sprintf(buffer, "Temp: %.1f C", temperature);
    OLED_PrintLine(0, buffer);
    sprintf(buffer, "Fan: %d%%", fan_speed);
    OLED_PrintLine(1, buffer);
}

void Upload_Status(float temperature, int fan_speed) {
    char message[64];
    sprintf(message, "Temperature: %.1f C, Fan Speed: %d%%", temperature, fan_speed);
    WiFi_Send(message);
}

主程序实现

int main(void) {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    Temperature_Init();
    OLED_Init();
    WiFi_Init();

    while (1) {
        Read_Temperature();  // 读取温度数据
        int fan_speed = Fan_Speed_Control(current_temperature);  // 调节风扇速度
        Display_Status(current_temperature, fan_speed);  // 显示状态
        Upload_Status(current_temperature, fan_speed);  // 上传状态
        HAL_Delay(1000);  // 每秒更新一次
    }
}

应用领域

本系统可广泛应用于家庭、办公室及公共场所的温度智能调节。它能为用户提供舒适的室内环境，同时有效节约能源。在工业环境中，可用作设备温控系统，避免过热损坏。在农业领域，可用于温室环境的精确温控，提升作物生长效率。

常见问题和解决方法

温度读取不准确：DHT11受环境湿度或传感器老化影响较大，建议定期校准传感器或使用更高精度的温湿度传感器。
风扇转速不稳定：可能是PWM信号不稳定，需确保PWM频率与电机驱动电路匹配。
通信失败：ESP8266模块可能因Wi-Fi信号不稳定导致通信中断，可加入自动重连机制并确保模块供电稳定。

总结

本设计通过STM32微控制器实现了智能温控风扇系统，集成了环境温度采集、动态风速调节、状态显示和远程通信功能。系统操作简单、功能稳定，适用于多种场景的温控需求。未来可引入更高精度的传感器和AI算法，实现更加智能化和个性化的风扇控制。