无刷直流电机的送风系统设计【字数：14101】
在当今的社会生活中，空气质量一直是人们所关心的话题，而温度和风速是影响空气质量的重要参数，因此送风系统在如今的生活中起到了很重要的作用。本课题设计的核心控制器件为stm32f103系列单片机，采用由热敏电阻为主要组成部分的温度检测电路对室内和室外的温度进行实时采集，同时风道内风速采用的是EC9-1系列的风速传感器对其进行实时风速采集，然后将采集完后的数据进行转换并传送给单片机，由单片机分析数据，发出控制信号实现对系统的控制。本设计主要研究和实现的内容如下（1）利用检测电路对室内温度、室外温度、风道风速进行数据采集；（2）当室内温度小于等于室外温度时，利用单片机对数据进行处理，单片机输出对应占空比设定好的PWM波传给驱动电路，风机以设定好的较小速度进行运转；当室内温度大于室外温度时，单片机同样输出对应占空比设定好的PWM波传给驱动电路，风机以设定好的较大速度进行运转。（3）通过驱动无刷直流电机，可以控制风机的转速大小。
Key words: Brushless DC Motor；stm32f103 single chip microcomputer；air supply system 目录
1.绪论 1
1.1 课题的背景和意义 1
1.2 发展现状及研究概况 1
1.3 本文主要工作和内容安排 2
2.系统的总体设计 4
2.1 系统的总体方案设计 4
2.2 系统的工作流程 4
2.3 系统方案选择 6
2.3.1 STM32F103的特点 6
2.3.2 直流电机的选型 6
3.系统的硬件设计 8
3.1 单片机最小系统电路设计 8
3.1.1 ST32F103VE单片机简介 8
3.1.2 JATG接口简介 8
3.1.3 ADC模拟数字转换器简介 9
3.1.4 STM32F103VE最小系统 11
3.2风速检测电路设计 12
3.2.1 设计思路 12
3.2.2 器件选型 12
3.2.3电路原理图 13
3.3 温度检测电路设计 13
3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
.3.1设计思路 13
3.3.2器件选型 13
3.3.3电路原理图 15
3.3风机驱动电路设计 16
3.3.1设计思路 16
3.4.2器件选型 16
3.3.3电路原理图 17
3.4变压器模块电路设计 17
3.4.1 设计思路 17
3.4.2器件选型 18
3.4.3.电路原理图 18
3.5电源模块电路设计 19
3.5.1设计思路 19
3.5.2器件选型 19
3.5.3电路原理图 19
4.送风系统的软件设计 21
4.1 A/D模块的软件设计 21
4.1.1设计思路 21
4.1.2程序框图 21
4.2 系统初始化程序设计 22
4.2.1设计思路 22
4.2.2程序框图 22
4.3电机驱动程序设计 23
4.3.1设计思路 23
4.3.2程序框图 23
5.系统调试 25
5.1 调试方案 25
5.2 调试结果与分析 26
6.总结与展望 29
6.1 总结 29
6.2 对环境及社会可持续发展的影响 29
参考文献 30
致谢 31
附录一 电路原理图 32
附录二 源代码 34
1.绪论
1.1 课题的背景和意义
自从无刷直流电机问世以来，它展现出的优势使其逐渐了取代传统电机，为大众所青睐。在本次课题设计中，无刷电机的控制是通过改变电机定子上的电流，在磁场的作用下使电机转子转动，带动电机转动，从而达到控制风机转速的目的。借助风机转动进行室内外通风，就能调节室内外温度，使系统达到稳定。无刷直流电机作为系统的执行机构，它是由传统的电动机和对应的驱动器组成的，它取消了电机电刷和换向器，在机电一体化产品中是一种经典的电机。
现代自动化趋势发展迅速，无刷直流电机的发展在其中起到了重要作用。送风系统作为人们生活日中常用到的系统，其发展趋势自然也会涉及到无刷直流电机，使送风系统向全自动化的智能化系统方向发展迈出重要的一步。 无刷直流电机是为系统提供动力的核心部分, 其优点有较高的工作效率,输出的功率较高，可负载的能力很强,启动时的输出转矩很大,而且启动的电流很小,调节范围宽泛,适应能力很强, 而且它容易和其他智能控制方法相结合，能更好的进行功能扩展，更好的实现系统的运行。同时运用无刷直流电机的系统由于控制方式及制造工艺的不同，相比于传统类似功能的系统在安全稳定方面也存在较大差异。
本次送风系统设计课题设计的主要内容是对风机和无刷直流电机以及其驱动器等所有涉及到的电气元器件进行连接控制。通过单片机控制电机的设计思路，更好的优化了系统性能。
1.2 发展现状及研究概况
随着现代化社会的不断发展，机电一体化成为当今社会企业的发展趋势。无刷直流电机的运转效率、低速转矩、转速精度等方面都比其他电机要好，所以值得业界关注。使得企业的市场竞争力大大提高。
送风系统要向机电一体化发展，则送风系统中的关键部分即对于风机的控制显得尤为重要，而通过控制无刷直流电机来控制风机的方法刚好能让风机的控制更为方便准确，使送风系统向机电一体化方向的发展迈出了一大步。
现如今的送风系统大多采用的是依靠机械强力给室内送风的方式，而其中的主要执行机构就是风机，因此控制风机的无刷直流电机在整个送风系统中起到了至关重要的作用。在现代化社会的飞速发展下，工业自动化得到迅速发展并广泛运用，也带动了电机的发展，尽管如今交流电机和直流电机在电机传动这个行业中仍占主导地位，但是伴随着人们生活质量的不断上升，现代社会中自动化产业的的高速发展，让我们对电机在测量精度、运转速度、机器效率等方面的要求越来越苛刻。交流伺服电机和直流伺服电机在这些方面已经难以满足人们的需求，而无刷直流电机表现出了更多的优势，从而在电机市场上占据了主导地位。就目前来说，无刷直流电机的应用范围非常的广，可以说几乎已经涉及到国民生活的各个方面和领域，尤其是在家电、汽车、航空航天等涉及到电和传动的领域里，它已经得到了广泛的运用。本课题中通过对无刷直流电机的使用来达到更好地控制风机运转的目的，提高风机的效率和精度，从而提升整个系统的性能。如今对无刷直流电机的研究内容主要在电机转子位置传感器的控制以及如何对电机做到智能控制等方面。其中智能控制越来越受到人们的重视与应用，本课题中的PWM控制也属于智能控制中的一种，控制原理简单，使用方便，具有很强的适应性。本课题中对控制的速度和精度要求一般，但系统的可靠性很重要，因此采用PWM控制能起到很好的效果。
Key words: Brushless DC Motor；stm32f103 single chip microcomputer；air supply system 目录
1.绪论 1
1.1 课题的背景和意义 1
1.2 发展现状及研究概况 1
1.3 本文主要工作和内容安排 2
2.系统的总体设计 4
2.1 系统的总体方案设计 4
2.2 系统的工作流程 4
2.3 系统方案选择 6
2.3.1 STM32F103的特点 6
2.3.2 直流电机的选型 6
3.系统的硬件设计 8
3.1 单片机最小系统电路设计 8
3.1.1 ST32F103VE单片机简介 8
3.1.2 JATG接口简介 8
3.1.3 ADC模拟数字转换器简介 9
3.1.4 STM32F103VE最小系统 11
3.2风速检测电路设计 12
3.2.1 设计思路 12
3.2.2 器件选型 12
3.2.3电路原理图 13
3.3 温度检测电路设计 13
3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
.3.1设计思路 13
3.3.2器件选型 13
3.3.3电路原理图 15
3.3风机驱动电路设计 16
3.3.1设计思路 16
3.4.2器件选型 16
3.3.3电路原理图 17
3.4变压器模块电路设计 17
3.4.1 设计思路 17
3.4.2器件选型 18
3.4.3.电路原理图 18
3.5电源模块电路设计 19
3.5.1设计思路 19
3.5.2器件选型 19
3.5.3电路原理图 19
4.送风系统的软件设计 21
4.1 A/D模块的软件设计 21
4.1.1设计思路 21
4.1.2程序框图 21
4.2 系统初始化程序设计 22
4.2.1设计思路 22
4.2.2程序框图 22
4.3电机驱动程序设计 23
4.3.1设计思路 23
4.3.2程序框图 23
5.系统调试 25
5.1 调试方案 25
5.2 调试结果与分析 26
6.总结与展望 29
6.1 总结 29
6.2 对环境及社会可持续发展的影响 29
参考文献 30
致谢 31
附录一 电路原理图 32
附录二 源代码 34
1.绪论
1.1 课题的背景和意义
自从无刷直流电机问世以来，它展现出的优势使其逐渐了取代传统电机，为大众所青睐。在本次课题设计中，无刷电机的控制是通过改变电机定子上的电流，在磁场的作用下使电机转子转动，带动电机转动，从而达到控制风机转速的目的。借助风机转动进行室内外通风，就能调节室内外温度，使系统达到稳定。无刷直流电机作为系统的执行机构，它是由传统的电动机和对应的驱动器组成的，它取消了电机电刷和换向器，在机电一体化产品中是一种经典的电机。
现代自动化趋势发展迅速，无刷直流电机的发展在其中起到了重要作用。送风系统作为人们生活日中常用到的系统，其发展趋势自然也会涉及到无刷直流电机，使送风系统向全自动化的智能化系统方向发展迈出重要的一步。 无刷直流电机是为系统提供动力的核心部分, 其优点有较高的工作效率,输出的功率较高，可负载的能力很强,启动时的输出转矩很大,而且启动的电流很小,调节范围宽泛,适应能力很强, 而且它容易和其他智能控制方法相结合，能更好的进行功能扩展，更好的实现系统的运行。同时运用无刷直流电机的系统由于控制方式及制造工艺的不同，相比于传统类似功能的系统在安全稳定方面也存在较大差异。
本次送风系统设计课题设计的主要内容是对风机和无刷直流电机以及其驱动器等所有涉及到的电气元器件进行连接控制。通过单片机控制电机的设计思路，更好的优化了系统性能。
1.2 发展现状及研究概况
随着现代化社会的不断发展，机电一体化成为当今社会企业的发展趋势。无刷直流电机的运转效率、低速转矩、转速精度等方面都比其他电机要好，所以值得业界关注。使得企业的市场竞争力大大提高。
送风系统要向机电一体化发展，则送风系统中的关键部分即对于风机的控制显得尤为重要，而通过控制无刷直流电机来控制风机的方法刚好能让风机的控制更为方便准确，使送风系统向机电一体化方向的发展迈出了一大步。
现如今的送风系统大多采用的是依靠机械强力给室内送风的方式，而其中的主要执行机构就是风机，因此控制风机的无刷直流电机在整个送风系统中起到了至关重要的作用。在现代化社会的飞速发展下，工业自动化得到迅速发展并广泛运用，也带动了电机的发展，尽管如今交流电机和直流电机在电机传动这个行业中仍占主导地位，但是伴随着人们生活质量的不断上升，现代社会中自动化产业的的高速发展，让我们对电机在测量精度、运转速度、机器效率等方面的要求越来越苛刻。交流伺服电机和直流伺服电机在这些方面已经难以满足人们的需求，而无刷直流电机表现出了更多的优势，从而在电机市场上占据了主导地位。就目前来说，无刷直流电机的应用范围非常的广，可以说几乎已经涉及到国民生活的各个方面和领域，尤其是在家电、汽车、航空航天等涉及到电和传动的领域里，它已经得到了广泛的运用。本课题中通过对无刷直流电机的使用来达到更好地控制风机运转的目的，提高风机的效率和精度，从而提升整个系统的性能。如今对无刷直流电机的研究内容主要在电机转子位置传感器的控制以及如何对电机做到智能控制等方面。其中智能控制越来越受到人们的重视与应用，本课题中的PWM控制也属于智能控制中的一种，控制原理简单，使用方便，具有很强的适应性。本课题中对控制的速度和精度要求一般，但系统的可靠性很重要，因此采用PWM控制能起到很好的效果。
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