基于单片机的直流电机控制风扇系统设计

基于单片机的直流电机控制风扇系统设计

张成法，郭芳，贾会祥

(潍坊工程职业学院，山东青州262500)

摘要：本设计采用PWM技术，通过控制ATC52单片机的I/O端口引脚不断输出高低电平来实现PWM信号输 出，从而控制风扇风速，利用单片机控制直流电机的转动来实现对风扇的驱动。

关键词：单片机;直流电机;PWM

中图分类号:TP368.1 文献标识码:A文章编号:2095-980X(2016)l l-0059-02 Design of DC Fan Motor Control System based on MCU

ZHANG Cheng-fa,GUO Fang，JIA Hui-xiang

(Weifang Engineering Vocational College,Qingzhou,Shandong 262500,China)

Abstract：The design adopts PWM technology and realizes PWM signal output through outputting high and low current by controlling at I/O port pin of ATC52 single chip microcomputer，so as to control the fan speed.It realizes fan drive by controlling dc motor rotation with single chip microcomputer.

Key words:single chip microcomputer；DC motor；PWM

利用单片机和PWM技术实现对直流电机的控制在运动 控制领域应用的越来越广泛。本设计要求基于ATC52单片 机的控制电路能够调整风扇的转动速度和方向。风扇的转动 使用直流电机来驱动，通过ATC52单片机输出不同方向的 电平来改变直流电机的运转，从而改变风扇的转动方向;风扇

的转速可以通过ATC52单片机提供的PWM电压来控制。1系统硬件设计

该控制系统是由ATC52单片机、晶振电路、复位电路、直流电机、弹性按键、晶体管等组成。对于直流电机的控制采 用的是典型的H桥驱动电路。该电路中含有4个三极管和一 个直流电机。系统原理图如图1所示：

图1系统原理图

用直流电机来驱动风扇的转动。用单片机的P1.0、P1.1引脚来控制直流电机的正反转，当P1.0引脚是高电平、P1.1引脚是低电平的时候，会将4个三极管中左上对角线的一对

收稿日期：016-10-07

作者简介：张成法（1984-)，男，山东青州人，硕士研究生，主要研究方向：单片机与嵌入式系统。导通，这时电流从左向右流过直流电机，此时电机正转；当P1. 0引脚是低电平、P1.1引脚是高电平的时候，会将4个三极管 中右上对角线的一对导通，这时电流从右向左流过直流电机，此时电机反转。通过改变电动机的正反转，从而改变风扇的转 动方向。

利用弹性按键S1来调整风扇的转动方向。当第一次按下 按键S1时，直流电机正转，当第二次按下按键S1时，直流电 机反转，当第三次按下按键S1时，直流电机又回到第一次的 正转，依次反复。

利用单片机提供的PWM电压来控制风扇的转速。利用 弹性按键S2来控制风扇的转速，风扇的转速有三档:低档、中档和高档。单片机引脚分别输出占空比为30%、50%和70%的 脉宽调制信号PWM就可以让风扇风速处于低档、中档和高 档。当第一次按下按键S2时，风扇处于低档运行，当第二次按 下按键S2时，风扇处于中档运行，当第三次按下按键S2时，风扇处于高档运行，依次循环，根据按键S2被按下的次数来 循环选择风速档位。

2系统软件设计

在程序中设置变量flag，表示转向标志位,flag=0表示电 机正转，flag=1表示电机反转，首先检测按键S1是否按下，然 后延时10ms左右去除按键抖动，再次检测按键S1是否按 下，如果按键S1确实按下，通过语句flag=~flag改变电机转 向。

检测按键S2是否按下，然后延时10ms左右去除按键抖 动，再次检测按键S2是否按下，如果按键S2确实按下，然后 统计一下按键S2按下去的次数，用switch case语句来实现 风扇低档、中档和高档三档的转换，如果按键S2按下去一次，那么风扇在低档运行，如果按键S2按下去两次，那么风扇在 中档运行，如果按键S2按下去三次，那么风扇在高档运行。

随着大规模集成电路技术的不断发展，很多单片机都有 内置PWM模块。有些51单片机内部没有PWM模块，

因此本设计研究_________________________设计采用软件模拟法，这种方法简单实用，缺点是占用CPU 的大量时间。本任务是采用ATC52单片机输出不同的PWM脉宽调制信号来控制风扇风速。单片机读取连接到P3.3

引脚上的按键S2的状态，判断是请求低档、中档还是高档，来 调整PWM电平信号的占空比，以达到调节风扇风速的目的。PWM的占空比越大，直流电机的转动速度越快;PWM的占空 比越小，直流电机的转动速度越慢。风扇低中高三档的实现 可以通过单片机P1.0、P1.1引脚输出不同占空比值的脉宽调 制信号PWM来实现。本系统将PWM占空比为30%时所对应 的风扇档位设置为低档（弱风），将PWM占空比为50%时所 对应的风扇档位设置为中档（舒适风），将PWM占空比为 70%时所对应的风扇档位设置为高档(强风）。以风扇正转、高 档为例讲述PWM，让P1.0引脚输出高电平，电机转动，然后 持续一段时间t l;让P1.0引脚输出低电平，电机停转，然后再 持续一段时间t2,使电机转动持续时间t l与电机停转持续时 间t2的比值为70%，此时PWM的占空比就是70%，风扇风 速被设置在高档。

本系统部分程序如下所示：

void pwm3()//函数功能:输出占空比为70%的脉宽调制信号(正转、高档）张成法，郭芳，贾会祥：基于单片机的直流电机控制风扇系统设计 {DJB=0;

DJA=1; //电机转动

delay(1680); //延时，电机转动的时长

DJA=0; //电机停转

delay(720); //延时，调整电机停转的时长} switch(number)

{case 0x01: pwm1();break;//低档，弱风

case 0x02:pwm2();break;//中档，舒适风

case 0x03: pwm3();break;//高档，强风

default:;}

3结语

文章利用ATC52单片机作为控制器控制直流电机的转动方向和转速，从而实现对风扇转动方向和速度的控制。该 系统设计简单，有较好的实用价值。⑬

参考文献

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通大学出版社,2013.

[2] 杨红.基于单片机的电机控制系统研究[J].煤炭技术，2012,31(9):

48-49.

(上接第37页）策略在于制定的过程中应对各个方面都进行 详尽的考虑，从而使其积极作用在发展过程中得以充分的体 现。由于电工电子技术所涉及的领域十分广泛，涉及通讯及相 关的电力领域等，对以上所涉及的领域都起着很大程度的推 动作用，因此在结合当前的社会发展实际情况进行分析后，就 要求在今后的发展中进一步加强电工电子技术的升级优化。

由于电工电子技术涉及多个领域，因此要想对这一技术 更好的发展，也需要从多个方面进行着手。不仅需要不断的对 于技术进行升级和优化，还需要在这一过程中加强对人员综 合素质的注重和提升，在发展过程中不断加强对职工学习活 动的重视，加强创新意识以及横向思维的培养，并且加强工作 人员知识和专业技能的吸收和掌握程度，促进电工电子技术 今后的进一步发展。

电工电子技术的升级优化对今后的发展有着十分重要的 意义，因此在今后的发展过程中，要对于这一技术的可再生技 术进行优化和加强，在这一过程中可以对于太阳能技术以及 无线漫游技术进行开发和加强，从而使得人们的生活进一步 得以改善。3 结语

综上所述可知，电工电子技术在当前的发展背景下，需要 进一步的加强对于技术的研发和优化，使电工电子技术不断 的实现优化升级，使人们的生活得以改善。文章主要从当前电 工电子技术发展的特征着手进行研究和分析，并结合当前电 工电子技术发展现状进行探究，找到相应的解决方法，并且明 确了今后发展的主要目标，加强新能源的运用，从而进一步加 强电工电子技术在今后人们生活中的应用。⑮

参考文献

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[2] 向建国.信息化时代下电工电子技术的发展[J].山东工业技术，

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[5] 肖静杰，杨鸿展.浅谈新能源节能动力汽车及电工电子设计研发 [J].科学中国人，2015，（17).

(上接第52页）实体建模，利用ANSYS软件对车架进行静态 仿真分析。通过选取合理的单元类型，根据车架在满载静止时 的应力应变进行分析，结果表明:局部结构存在应力应变较大 现象;优化设计车架局部结构，如改变车架横梁结构等，结果 表明:车架的整体应力分布有了明显的改善，为结构优化提供 了一定的理论依据。文章后续部分可利用建立的车架有限元 模型，进行动态和模态方面的分析，以完善农用车车架结构，满足农用车使用要求。⑬

参考文献

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