基于STC

刘坤香　孔会艳

摘 要：最近几年来，业界对于利用集成电路控制用于各种电子设备的冷却风扇速度的兴趣一直在增长。在此结合第七届蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛个人赛（电子类）省赛单片机设计与开发科目，设计符合题目要求的模拟风扇控制系统。采用STC-IAP15F2K60S2单片机作为控制核心，数码管作为显示器件，利用PWM实现风扇转速控制，在Keil uVision 4开发环境中运用C语言进行编程，通过STC单片机下载器stc-isp-15xx-v6.86H载入到开发板中进行测试。本文分别介绍了模拟风扇控制系统的部分硬件和软件设计，给出部分功能实现代码。

关键词：PWM控制；STC-IAP15F2K60S2；DS18B20；

0 引言

电风扇是我们日常的生活中不可取代的电器，虽然空调已经普及，但我们不可否认电风扇以其风力柔和、价格实惠、可移动等优势，在我们生活中扮演者极其重要的角色。因此风扇的控制系统的改进和发展也是当下的热门，一切向家用智能电器方向迈进。

1.基本工作原理

对于此次设计的模拟风扇控制系统的主要功能是模拟风扇工作，送过按键控制控制风扇的转动速度和定时时间，数码管实时显示风扇的工作模式，动态倒计时显示风扇的剩余定时工作时间。除此之外，利用DS18B20获取当前温度值并通过数码管显示。

在风扇的转速控制方面，我们采用的方法是PWM控制，PWM驱动信号施加到连接至风扇的高侧或低侧的场效应晶体管（field-effect transistor，FET） 上。在特定频率k开关风扇，通过PWM信号的占空比（duty cycle）来控制风扇转速，而施加在风扇上的电压始终为全或零。此方法的最大优势是设计简单、外部电路少、且成本低。

2.系统结构

本次设计的超声测距系统是基于STC-IAP15F2K60S2单片机进行设计，包括最小单片机系统，按键输入，数码管显示模块，和电机控制保护电路组成，系统框图如图1所示：

3.系统硬件设计

3.1 STC-IAP15F2K60S2

STC生产的单时钟/机器周期（IT）的单片机，是高速/高可靠/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，采用第八代加密技术，加密性超强，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成高精度R/C时钟，±1%温飘，常温下温飘5%，5MHz—35MHz宽范围可设置，可彻底省掉外部昂贵的晶振和外部复位电路（内部已集成高可靠复位电路，8级可选复位门槛电压）。

3.2 DS18B20

（1）DS18B20是常用的数字温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。在此用于测量室内温度，方面风扇使用者根据室温选择电风扇的工作模式及定时时间。

4、系统软件设计

4.1 工作模式

设备具有“睡眠风”、“自然风”和“常风”三种工作模式可以通过按键切换，通过单片机P34引脚输出脉冲调制信号控制电机运行状态，信号频率为KHz，“睡眠风”模式下，对应PWM占空比为20%；“自然风”模式下，对应PWM占空比为30%；“常风”模式下，对应PWM占空比为70%。部分代码如下：

4.2数码管显示

数码管实时显示设备当前工作模式和剩余时间（倒计时），“睡眠风”状态下，对应数码管显示数值为1，“自然风”模式下，显示数值为2，“常风”模式下，显示数值为3。当通过按键将数码管切换到温度界面时，数码管显示当前室温的温度值。

4.3按键控制

通过不同按键控制工作模式的切换，风扇定时的启动，定时时间的调整，数码管显示的界面等。

4.4 LED指示灯

“睡眠风”模式下L1灯亮，“自然风”模式下L2灯亮，“常风”模式下L3灯亮。当没有工作模式即电风扇不工作获工作定时时间结束后，三个灯全灭。

5、结束语

本文设计的基于STC-IAP15F2K60S2单片机的模拟风扇控制系统，该设计在风扇转速方面才有PWM控制驱动，设计简单、外部电路少、且成本低。另外还有数码管显示、多种工作模式切換、温度显示、按键操作定时等功能，实用性强好。

参考文献：

【1】陈果.pwm风扇，使用PWM控制直流风扇[DB/OL].http：//www.elecfans.com/analog/20171028571721.html.2017年10月.

【2】ds18b20[DB/OL].https：//baike.so.com/doc/5385231-5621677.html.

【3】第七届蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛个人赛（电子类）省赛单片机设计与开发科目[EB/OL].http：//dasai.lanqiao.cn/pages/dasai/news_detail.html？id=644.