STM32可视化风扇控制器（按键、电机、LED灯、OLED屏）

一、简介

本文主要介绍了运用STM32实现可视化风扇的过程。由于使用HAL库编程，其中需要用到的软件有STM32CubeMX和Keil5。本项目的实现需要中断系统和定时器的相关知识基础，并应用外部中断及PWM输出功能。同时本文也涉及到字模软件Pctolcd2002的简单使用，可借此进一步了解OLED屏作为显示模块的实际工作原理。

二、项目要求描述

设计一款可视风扇，要求如下：

按下按键1，风扇转速为低速，同时，LED灯出现流水效果1，OLED屏幕显示“风速：低速（及对应占空比）”；
按下按键2，风扇转速为中速，同时，LED灯出现流水效果2，OLED屏幕显示“风速：中速（及对应占空比）”；
按下按键3，风扇转速为低速，同时，LED灯出现流水效果3，OLED屏幕显示“风速：高速（及对应占空比）”。

三、外设设置

1、引脚分配

本项目所包含的电子元件：STM32F103ZET6，L9110S（直流电机），板载LED灯，OLED屏。

开关	K1	PE2
	K2	PE3
	K3	PE4
	K4	PA0
电机	VCC	5V
	GND	GND
	A	PA15
	B	PC13
LED灯	LD1	PC0
	LD2	PC1
	LD3	PC2
	LD4	PC3
OLED屏	VCC	3.3V
	GND	GND
	SCL	PB10
	SDA	PB11

2、按键开关

1）GPIO：将四个按键K1——K4引脚模式设置为外部中断EXTI，均为上升沿触发。K4初始引脚拉低，其余中断引脚拉高，在CubeMX中相应引脚的配置如图所示。

2）NVIC：将四个按键的中断使能全部勾选。不设置中断优先级，而是使用默认的中断优先级。

3、风扇电机

1）GPIO：启用定时器2的CH1通道，可给PA0或PA15配置PWM输出功能。由于PA0用作按键K4的输出引脚，故将PA15配置位复用推挽输出引脚，输出PWM波。PC13配置为通用推挽，置低电平。

2）PWM信号周期及占空比的计算公式：

T=(PSC+1)*(ARR+1)/TIMx_CLK ···式一

Duty=CCR/(ARR+1)*100% ··········式二

定时器2的定时时钟TIM2_CLK为72MHZ，若设PWM信号的周期为10ms，根据式一可以设置预分频系数PSC为7199，自动重载值为99。同时，根据式二，将占空比Duty设为0，即写入捕获/比较寄存器CCR的初值为0，方便在程序编写中使用__HAL_TIM_SET_COMPARE()修改占空比的值，从而实现风扇档位的切换。

4、板载LED灯

GPIO：将四个LED灯LD1——LD4的引脚模式设为推挽输出，初始电平置高。

5、OLED屏

1）GPIO：将I2C2通道打开，可知PB10为对应通道SCL引脚，PB11为对应通道SDA引脚，硬件对应接线即可。

2）字模提取：在PCtoLCD2002完美版的字符模式中单击选项，打开字模选项，选择C51格式，点击确定。把项目要求中在oled屏上需要显示的汉字打在输入框中，点击生成字模。

3）MDK工程：将生成的字模复制，并粘贴替换在Keil中oledfont.h里汉字库数组里的内容。

四、程序编写

1、编写思路

1）按键开关：设置外部中断，运用三个按键实现切换风扇的不同档位，一个按键留作复位（关闭），符合日常风扇的工作运转。

2）风扇电机：初始和复位状态下，A引脚PWM占空比为0，B引脚置低电平，双LOW状态实现了风扇的停止；在实际代码编写中，通过改变占空比的值，不同程度地给A引脚置高电平，从而实现了正转调速。

3）板载LED灯：通过按键消除标志位的方法，实现了切换不同流水灯的效果。

4）OLED屏：作为显示模块，将项目要求中相应的汉字及字符串分别通过不同按键实现，达到可视化的效果。

2、程序代码

生成MDK工程后，进行应用程序的编写。由于篇幅有限，这里重点把用户添加或修改的代码列举出来。具体代码如下图程序清单所示。

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h" //引入库函数
#include "i2c.h"
#include "tim.h"
#include "gpio.h"
#include "oled.h"

/* USER CODE BEGIN PV */
volatile unsigned char ET=0; //设立标志位，初值置0
/* USER CODE END PV */

/* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM2_Init();
  MX_I2C2_Init();
  OLED_Init();
  OLED_Clear();

  /* USER CODE BEGIN 2 */
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim2,TIM_CHANNEL_1); //将定时器2的通道一打开
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,B_Pin,GPIO_PIN_RESET); //将电机的B引脚置低电平
	    OLED_ShowCHinese(0,2,6); //初始状态下，oled屏上显示“Duty=0% 小朱可视风扇”
		OLED_ShowCHinese(16,2,7);
		OLED_ShowCHinese(32,2,8);
		OLED_ShowCHinese(48,2,9);
		OLED_ShowCHinese(64,2,0);
		OLED_ShowCHinese(80,2,10);
		OLED_ShowString(0,0,"Duty:0%",sizeof("Duty:0%")); 
  /* USER CODE END 2 */

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1) //主函数
  {
    /* USER CODE END WHILE */
		
    /* USER CODE BEGIN 3 */
		if(ET==0) //如果标志位置0，所有灯均为熄灭状态
		{
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,LD1_Pin|LD2_Pin|LD3_Pin|LD4_Pin,GPIO_PIN_SET);
		}

		else if(ET==1) //如果标志位置1，前两灯为流水灯状态
		{
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,LD1_Pin);
		HAL_Delay(500);
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,LD2_Pin);
		HAL_Delay(500);
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,LD1_Pin|LD2_Pin);
		HAL_Delay(500);
		}
		
		else if(ET==2) //如果标志位置2，前三灯为流水灯状态
		{
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,LD1_Pin);
		HAL_Delay(500);
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,LD2_Pin);
		HAL_Delay(500);
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,LD3_Pin);
		HAL_Delay(500);
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,LD1_Pin|LD2_Pin|LD3_Pin);
		HAL_Delay(500);
		}
		
		else if(ET==3) //如果标志位置3，前四灯为流水灯状态
		{
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,LD1_Pin);
		HAL_Delay(500);
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,LD2_Pin);
		HAL_Delay(500);
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,LD3_Pin);
		HAL_Delay(500);
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,LD4_Pin);
		HAL_Delay(500);
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,LD1_Pin|LD2_Pin|LD3_Pin|LD4_Pin);
		HAL_Delay(500);
		}
  }
  /* USER CODE END 3 */

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) //中断函数
{
	switch(GPIO_Pin)
	{
		case K1_Pin: //按下按键1，oled屏显示“Duty：30% 风速：低速”
		OLED_Clear();
		OLED_ShowCHinese(0,2,0);
		OLED_ShowCHinese(16,2,1);
		OLED_ShowCHinese(32,2,2);
		OLED_ShowCHinese(48,2,3);
		OLED_ShowCHinese(64,2,1);
		OLED_ShowString(0,0,"Duty:30%",sizeof("Duty:30%"));
		__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_1,30); //修改电机占空比为30%
		ET=1; //标志位置1
		break;
		
		case K2_Pin: //按下按键2，oled屏显示“Duty：60% 风速：中速”
		OLED_Clear();
		OLED_ShowCHinese(0,2,0);
		OLED_ShowCHinese(16,2,1);
		OLED_ShowCHinese(32,2,2);
		OLED_ShowCHinese(48,2,4);
		OLED_ShowCHinese(64,2,1);
		OLED_ShowString(0,0,"Duty:60%",sizeof("Duty:60%")); 
		__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_1,60); //修改电机占空比为60%
		ET=2; //标志位置2
		break;
		
		case K3_Pin: //按下按键3，oled屏显示“Duty：90% 风速：高速”
		OLED_Clear();	
		OLED_ShowCHinese(0,2,0);
		OLED_ShowCHinese(16,2,1);
		OLED_ShowCHinese(32,2,2);
		OLED_ShowCHinese(48,2,5);
		OLED_ShowCHinese(64,2,1);
		OLED_ShowString(0,0,"Duty:90%",sizeof("Duty:90%")); 
		__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_1,90); //修改电机占空比为90%
		ET=3; //标志位置3
		break;
		
		case K4_Pin: //按下按键4，oled屏显示“Duty：0% 小朱可视风扇”
		OLED_Clear();	
		OLED_ShowCHinese(0,2,6);
		OLED_ShowCHinese(16,2,7);
		OLED_ShowCHinese(32,2,8);
		OLED_ShowCHinese(48,2,9);
		OLED_ShowCHinese(64,2,0);
		OLED_ShowCHinese(80,2,10);
		OLED_ShowString(0,0,"Duty:0%",sizeof("Duty:0%"));
		__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_1,0); //修改电机占空比为0%
		ET=0; //标志位置0
		break;
	}
}
/* USER CODE END 4 */

作者：小朱在长旅