基于單片機(jī)的智能風(fēng)扇DIY總結(jié)【2020.06每月一練活動(dòng)】

經(jīng)過(guò)一個(gè)月的時(shí)間，我們的第一次 “每月一練” 活動(dòng)DIY內(nèi)容完成了。

自從開(kāi)號(hào)已經(jīng)兩個(gè)半月了，本號(hào)每天都有新的讀者關(guān)注，也是你們的支持，讓我分享的網(wǎng)文綜合到一起，可以實(shí)現(xiàn)“智能風(fēng)扇”這樣一個(gè)綜合實(shí)例。

感謝期間各位朋友對(duì)本人公眾號(hào)文章的宣傳，你們的每一次“在看”、轉(zhuǎn)發(fā)和贊賞，都是對(duì)我勞動(dòng)成果的認(rèn)可，是我繼續(xù)前進(jìn)的動(dòng)力，也希望各位朋友能一如既往的支持小哈，在此，小哈謝謝各位的支持，我會(huì)繼續(xù)努力分享網(wǎng)文，帶領(lǐng)各位從0走到1，走進(jìn)嵌入式開(kāi)發(fā)的大門(mén)。

下面我對(duì)“智能風(fēng)扇”中涉及到的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，方便大家對(duì)照代碼和電路圖進(jìn)行學(xué)習(xí)，有不清楚的地方，可以加我微信號(hào)：chengxuyuanxiaoha（程序員小哈的全拼），大家一起學(xué)習(xí)，一起進(jìn)步。

功能梳理

• PCB線路板采用核心板+底板實(shí)現(xiàn)

核心板：排針引腳間距為2.54mm，2排，雙排間距為2.54mm的倍數(shù)（方便與面包板聯(lián)用），未使用引腳全部引出，核心板上的主芯片為STM32F103RET6。
目的：

• 方便與面包板配合使用；
• 核心板上預(yù)留兩個(gè)2.54mm間距，4腳座和5腳座，部分傳感器模塊只需要這兩個(gè)底座既可以實(shí)現(xiàn)模塊功能。
• 核心板上的主芯片相對(duì)較貴，做成核心板之后，可以重復(fù)利用，方便大家一起跟著做，以后我們只需要修改底板的設(shè)計(jì)即可。

上圖中各個(gè)模塊簡(jiǎn)要說(shuō)明：

1. 標(biāo)號(hào)1為ESP8266 WiFi模塊，用于實(shí)現(xiàn)與阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)連接，實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的遠(yuǎn)程控制功能；
2. 標(biāo)號(hào)2為使用三極管實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的控制；
3. 標(biāo)號(hào)3為使用光耦+mos管的方式實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的控制；
4. 標(biāo)號(hào)4為電源座；
5. 標(biāo)號(hào)5為底板上的5個(gè)按鍵，從下到上，按鍵功能分別為：風(fēng)速＋、風(fēng)速-、風(fēng)扇開(kāi)關(guān)、風(fēng)扇開(kāi)及風(fēng)扇關(guān)；
6. 標(biāo)號(hào)6為核心板上預(yù)留的按鍵，用于實(shí)現(xiàn)模式的切換，本系統(tǒng)分為三個(gè)模式，默認(rèn)為模式0，底板上的按鍵功能為上面的描述；模式1為修改系統(tǒng)時(shí)間功能，底板上的前三個(gè)按鍵用于調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)時(shí)間的時(shí)分秒；模式2為修改定時(shí)時(shí)間功能，底板上的前三個(gè)按鍵用于調(diào)節(jié)定時(shí)時(shí)間的時(shí)分秒；
7. 標(biāo)號(hào)7為JATG下載STM32程序接口，SW模式，只需要三個(gè)引腳即可；
8. 標(biāo)號(hào)8為Micro USB底座，通過(guò)CH340C芯片與STM32的串口1相連，串口1一般用于系統(tǒng)調(diào)試信息的打??；
9. 標(biāo)號(hào)9為電源選擇方式跳線，當(dāng)使用跳線帽短接時(shí)，系統(tǒng)供電來(lái)自于Micro USB接口；當(dāng)跳線帽拔掉后，系統(tǒng)供電來(lái)源于標(biāo)號(hào)4的電源座；
10. 標(biāo)號(hào)10為紅外接收頭；
11. 標(biāo)號(hào)11為OLED屏；
12. 標(biāo)號(hào)12為DS18B20溫度傳感器模塊，預(yù)留了兩種接口，直插和防水線式DS18B20溫度傳感器都可以與底板連接。

后臺(tái)回復(fù)關(guān)鍵詞“每月一練”可以獲得PCB工程文件，將下圖框選的文件發(fā)給線路板加工廠家，可以直接打樣。兩個(gè)板子在嘉立創(chuàng)十元錢(qián)就可以搞定。

參考閱讀：
STM32單片機(jī)最小系統(tǒng)詳解

• 風(fēng)扇調(diào)速功能

采用PWM調(diào)速的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇速度的控制，四擋風(fēng)速的占空比分別為：15%、30%、60%和100%。

當(dāng)風(fēng)速選擇0時(shí)，進(jìn)入自動(dòng)模式，溫度分為22℃以下、22到25℃、25到28℃及28℃以上四個(gè)區(qū)間，對(duì)應(yīng)風(fēng)速的四個(gè)檔位；

為了控制簡(jiǎn)單，大家可以安全操作，我們本次選用一個(gè)DC5V的風(fēng)扇作為演示使用。

風(fēng)扇調(diào)速原理，參考閱讀：
利用PWM原理，實(shí)現(xiàn)呼吸燈功能

• 溫度傳感器 DS18B20

用來(lái)測(cè)量環(huán)境溫度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)功能。

STM32驅(qū)動(dòng)DS18B20溫度傳感器，參考閱讀：
DS18B20溫度傳感器時(shí)序圖解析（STM32）

• WiFi模塊

選用ESP8266 WiFi模塊，連接阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。

功能：手機(jī)APP控制風(fēng)扇的開(kāi)啟和關(guān)閉，風(fēng)扇檔位及實(shí)時(shí)室溫顯示。

ESP8266 WiFi模塊的使用及連接阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，參考閱讀：
mini D1 WiFi模塊Arduino開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)介
七步快速開(kāi)啟產(chǎn)品智能化
ESP8266連接阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（Arduino方式）
Windows下AliOS Things環(huán)境搭建及ESP8266 固件下載
快速接入阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù)方案分享

• 串口通信
  STM32的串口1作為Debug串口；
  串口5與ESP8266進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

STM32串口通信的使用方法，參考閱讀：

STM32F103 串口的使用方法

物聯(lián)網(wǎng)模塊ESP8266返回的數(shù)據(jù)格式為JSON字符串，對(duì)此字符串進(jìn)行解析，參考閱讀：
Keil環(huán)境下STM32工程加入cJSON
用cJSON解析心知天氣返回的數(shù)據(jù)包

• 按鍵

實(shí)現(xiàn)切換手動(dòng)或者自動(dòng)模式；調(diào)節(jié)檔位，檔位加、檔位減、切換（手動(dòng)模式和自動(dòng)模式切換）。

按鍵功能實(shí)現(xiàn)，參考閱讀：

Proteus仿真STM32實(shí)例：簡(jiǎn)易搶答器

• LCD顯示

選用0.96寸 OLED屏 顯示內(nèi)容：當(dāng)前溫度、工作模式和檔位模式。

參考閱讀：

STM32驅(qū)動(dòng)0.96寸OLED液晶屏

OLED液晶屏如何顯示中文呢？

• RTC

STM32自帶RTC功能，選用此功能為了實(shí)現(xiàn)定時(shí)模式。
此部分文章暫未介紹

• 紅外遙控

功能：實(shí)現(xiàn)紅外遙控功能；

參考閱讀：

紅外遙控功能的實(shí)現(xiàn)

• LED

作用：

• 電源指示燈
• 系統(tǒng)調(diào)試使用

LED驅(qū)動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)，參考閱讀：

4行代碼實(shí)現(xiàn)LED閃爍

完成了本設(shè)計(jì)之后，考慮一下實(shí)現(xiàn)的功能，其實(shí)這個(gè)設(shè)計(jì)完全可以改成“智能霧化器”，功能跟本設(shè)計(jì)基本相同，只需要將DS18B20溫度傳感器更換為溫濕度傳感器即可，使用PWM功能可以實(shí)現(xiàn)霧化量的控制。

溫濕度傳感器的使用，參考閱讀：
DHT11及DHT21溫濕度傳感器時(shí)序圖解析（STM32）

成果展示

資料獲取

微信公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù)“每月一練”，可以下載智能風(fēng)扇的工程源碼、PCB圖及原理圖資料。