基于STM32开发的智能风扇控制系统

引言
环境准备工作
- 硬件准备
- 软件安装与配置
系统设计
- 系统架构
- 硬件连接
代码实现
- 系统初始化
- 温度与湿度监测
- 风扇控制与状态显示
- Wi-Fi通信与远程控制
应用场景
- 家庭与办公室的温控风扇管理
- 工业环境的智能通风控制
常见问题及解决方案
- 常见问题
- 解决方案
结论

1. 引言

智能风扇控制系统通过实时监测环境的温度和湿度，自动调节风扇的转速，确保室内环境的舒适性。用户还可以通过Wi-Fi模块远程控制风扇的开关和风速，适用于家庭、办公室以及工业环境的智能通风控制。本文将介绍如何使用STM32微控制器设计和实现一个智能风扇控制系统。

2. 环境准备工作

硬件准备

STM32开发板（例如STM32F103C8T6）
温湿度传感器（例如DHT11，用于监测环境温度和湿度）
风扇（用于空气流通）
电机驱动模块（例如L298N，用于控制风扇转速）
OLED显示屏（用于显示系统状态）
Wi-Fi模块（例如ESP8266，用于远程控制）
面包板和连接线
USB下载线

软件安装与配置

Keil uVision：用于编写、编译和调试代码。
STM32CubeMX：用于配置STM32微控制器的引脚和外设。
ST-Link Utility：用于将编译好的代码下载到STM32开发板中。

步骤：

下载并安装Keil uVision。
下载并安装STM32CubeMX。
下载并安装ST-Link Utility。

3. 系统设计

系统架构

智能风扇控制系统通过STM32微控制器作为核心控制单元，结合温湿度传感器，实现对室内温度和湿度的实时监测。系统根据监测数据自动控制风扇的转速，用户可以通过OLED显示屏查看当前环境状态，还可以通过Wi-Fi模块远程控制风扇的工作模式。

硬件连接

温湿度传感器连接：将DHT11温湿度传感器的VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND，数据引脚连接到STM32的GPIO引脚（例如PA0），用于监测环境温度和湿度。
风扇连接：将风扇的正极连接到电机驱动模块的输出引脚，控制引脚连接到STM32的GPIO引脚（例如PA1），通过PWM信号控制风扇的转速。
OLED显示屏连接：将OLED显示屏的VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND，SCL和SDA引脚连接到STM32的I2C引脚（例如PB6、PB7），用于显示温度、湿度和风扇状态。
Wi-Fi模块连接：将Wi-Fi模块的TX、RX引脚分别连接到STM32的USART引脚（例如PA9、PA10），VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND，支持远程控制和数据传输。

4. 代码实现

系统初始化

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "dht11.h"
#include "fan_control.h"
#include "oled.h"
#include "wifi.h"void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);
static void MX_I2C1_Init(void);int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_USART1_UART_Init();MX_I2C1_Init();DHT11_Init();FanControl_Init();OLED_Init();WiFi_Init();while (1) {// 系统循环处理}
}void SystemClock_Config(void) {// 配置系统时钟
}static void MX_GPIO_Init(void) {// 初始化GPIO__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1; // 控制风扇GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}static void MX_USART1_UART_Init(void) {// 初始化USART1用于Wi-Fi通信huart1.Instance = USART1;huart1.Init.BaudRate = 115200;huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) {Error_Handler();}
}static void MX_I2C1_Init(void) {// 初始化I2C1用于OLED显示屏通信hi2c1.Instance = I2C1;hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK) {Error_Handler();}
}

温度与湿度监测

#include "dht11.h"void DHT11_Init(void) {// 初始化DHT11温湿度传感器
}void DHT11_ReadData(float *temperature, float *humidity) {// 读取温度和湿度数据*temperature = 25.0; // 示例数据，实际情况根据传感器返回的温度值*humidity = 60.0;    // 示例数据，实际情况根据传感器返回的湿度值
}

风扇控制与状态显示

#include "fan_control.h"
#include "oled.h"void FanControl_Init(void) {// 初始化风扇控制模块
}void FanControl_SetSpeed(uint8_t speed) {// 设置风扇转速，speed为0-255之间的值__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, speed);
}void OLED_DisplayStatus(float temperature, float humidity, const char *fanStatus) {// 在OLED显示屏上显示温度、湿度和风扇状态char displayStr[64];sprintf(displayStr, "Temp: %.2f C\nHumidity: %.2f %%\nFan: %s", temperature, humidity, fanStatus);OLED_ShowString(0, 0, displayStr);
}

Wi-Fi通信与远程控制

#include "wifi.h"void WiFi_Init(void) {// 初始化Wi-Fi模块
}bool WiFi_IsConnected(void) {// 检查Wi-Fi是否已连接return true; // 示例中假设已连接
}void WiFi_SendStatus(float temperature, float humidity, const char *fanStatus) {// 发送温度、湿度和风扇状态到服务器或远程设备char dataStr[64];sprintf(dataStr, "Temp: %.2f C, Humidity: %.2f %%, Fan: %s", temperature, humidity, fanStatus);HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)dataStr, strlen(dataStr), HAL_MAX_DELAY);
}

主程序循环处理

在main函数的while循环中，系统将不断监测温度和湿度，并根据这些数据自动调节风扇的转速。同时，系统会更新OLED显示屏上的状态信息，并通过Wi-Fi模块将数据发送到远程设备。

while (1) {// 读取温度和湿度数据float temperature, humidity;DHT11_ReadData(&temperature, &humidity);// 根据温度和湿度自动控制风扇if (temperature > 30.0 || humidity > 70.0) { // 设定阈值FanControl_SetSpeed(255); // 最大转速OLED_DisplayStatus(temperature, humidity, "High");} else if (temperature > 25.0 || humidity > 50.0) {FanControl_SetSpeed(128); // 中等转速OLED_DisplayStatus(temperature, humidity, "Medium");} else {FanControl_SetSpeed(0); // 关闭风扇OLED_DisplayStatus(temperature, humidity, "Off");}// 更新Wi-Fi状态并发送风扇系统状态if (WiFi_IsConnected()) {WiFi_SendStatus(temperature, humidity, (temperature > 30.0 || humidity > 70.0) ? "High" : (temperature > 25.0 || humidity > 50.0) ? "Medium" : "Off");}HAL_Delay(1000); // 添加短暂延时
}

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5. 应用场景

家庭与办公室的温控风扇管理

本系统适用于家庭和办公室环境，通过智能风扇控制系统自动调节风扇转速，提升室内空气流通和舒适度。用户还可以通过Wi-Fi远程控制风扇，方便地调整室内温度和湿度。

工业环境的智能通风控制

本系统也适用于工业环境，通过智能风扇控制系统实时监测和调节通风设备的运行状态，确保生产环境的安全性和舒适性。管理人员可以通过远程监控和控制风扇运行，优化能源使用并提高生产效率。

6. 常见问题及解决方案

常见问题

温湿度传感器读数异常：可能是传感器受潮或老化。
- 解决方案：检查传感器的位置，确保其在正常工作范围内。必要时更换传感器。
Wi-Fi连接不稳定：可能是网络信号弱或Wi-Fi模块配置不当。
- 解决方案：检查Wi-Fi模块的配置，确保网络环境良好。必要时更换信号更强的路由器或使用信号放大器。
风扇转速无法调节：可能是PWM信号问题或者电机驱动模块故障。
- 解决方案：检查PWM信号的设置，确保其输出稳定。必要时更换驱动模块或风扇电机。