如何使用STM32G431通过PWM控制直流风扇的转速

只看该作者 · 2024-12-28 01:54

在电子产品设计中，通过 PWM（脉宽调制）控制直流风扇的转速是常见的需求，特别是在散热管理和功耗优化方面。使用 STM32G431 微控制器实现 PWM 控制风扇转速的步骤可以分为硬件连接、定时器配置、PWM 信号生成以及风扇转速的动态调整。

下面，我们将详细介绍如何使用 STM32G431 通过 PWM 控制直流风扇的转速。

1. 硬件连接
STM32G431 与风扇的连接：

STM32G431 的 TIM1_CH1 引脚连接到风扇的 PWM 控制引脚。
风扇的电源通过稳压电路供电，常见的直流风扇可能是 12V 或 24V，因此需要确保电源的电压匹配风扇的规格。
STM32G431 和风扇的地线需要共地，以保证信号的正常传输。
典型硬件连接示意图：

lua
复制代码
STM32G431 TIM1_CH1 ----> 风扇 PWM 输入
STM32G431 GND ----> 风扇 GND
稳压电源 12V ----> 风扇 VCC

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配置思路
要实现风扇转速控制，核心是生成一个适当的 PWM 信号，其占空比决定了风扇的转速。PWM 占空比越高，风扇转速越快；占空比越低，转速越慢。

步骤一：配置 STM32 时钟
首先，需要确保 STM32G431 的系统时钟配置正确，这样定时器才能以合适的频率工作。你可以在 STM32CubeMX 中进行时钟配置，确保定时器的时钟源稳定。

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步骤二：初始化 TIM1 定时器并设置 PWM 模式
STM32G431 的定时器可以用于生成 PWM 信号。我们将使用 TIM1 作为输出 PWM 信号的定时器。

选择定时器通道：假设我们使用 TIM1 的 CH1 通道来控制风扇的转速。
配置 PWM 模式：设置定时器为 PWM 模式，通过配置定时器的计数频率和占空比来控制输出的 PWM 信号。
在 STM32CubeMX 中，选择 TIM1，配置为 PWM Generation 模式，设置为 PWM Channel 1。

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步骤三：设置 PWM 占空比并控制风扇转速
PWM 信号的占空比直接决定风扇的转速。占空比越大，风扇的转速越高，反之，转速越低。通常可以通过一个变量来动态调整占空比，从而实现风扇转速的精确控制。

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代码实现
3.1 初始化定时器
在 STM32 中，我们通常使用 HAL 库来配置定时器和 PWM。以下是如何通过 HAL 库来初始化定时器和 PWM 输出的代码：

c
复制代码
#include "main.h"

// TIM1 PWM 句柄
TIM_HandleTypeDef htim1;

void SystemClock_Config(void);
static void MX_TIM1_Init(void);
static void MX_GPIO_Init(void);

int main(void)
{
  // 初始化 HAL 库
  HAL_Init();

  // 配置系统时钟
  SystemClock_Config();

  // 初始化 GPIO（如需要）
  MX_GPIO_Init();

  // 初始化定时器 TIM1 用于 PWM 控制
  MX_TIM1_Init();

  // 启动 PWM 信号
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1);

  // 控制风扇转速：设定 PWM 占空比（0 - 100）
  __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, 50); // 50% 占空比，风扇转速为最大的一半

  while (1)
  {
// 可以在此处根据需要动态调整占空比
// 比如，可以通过 ADC 获取温度值并动态调整风扇转速
  }
}

// 定时器 TIM1 初始化
static void MX_TIM1_Init(void)
{
  // 定时器初始化结构体配置
  htim1.Instance = TIM1;
  htim1.Init.Prescaler = 0;  // 设置预分频器，使定时器的计数频率适应 PWM 输出频率
  htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim1.Init.Period = 1000 - 1; // 设置 PWM 频率，1000 计数周期
  htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim1.Init.RepetitionCounter = 0;

  // 初始化定时器
  if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim1) != HAL_OK)
  {
Error_Handler(); // 错误处理
  }

  // 配置定时器通道 1 为 PWM 输出
  TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
  sConfigOC.Pulse = 500;  // 初始占空比为 50%
  sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
  sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;

  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
  {
Error_Handler(); // 错误处理
  }
}

// GPIO 初始化（根据需要配置）
static void MX_GPIO_Init(void)
{
  // 配置 PWM 输出引脚（假设为 TIM1_CH1）
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8; // 假设使用 PA8 作为 PWM 输出
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

// 错误处理函数
void Error_Handler(void)
{
  // 错误发生时，可以通过调试器或 LED 显示错误信息
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
}

只看该作者 · 2024-12-28 01:57

代码解析
定时器 TIM1 配置：

我们将定时器的 Period 设置为 1000 - 1，这样可以使 PWM 信号的频率为 1 kHz。你可以根据风扇的规格调整该值。
Prescaler 设置为 0，意味着计数器的频率与系统时钟相同。如果需要降低 PWM 频率，可以调整 Prescaler。

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占空比设置：

使用 __HAL_TIM_SET_COMPARE 函数来设置 PWM 信号的占空比。例如，__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, 500); 将占空比设置为 50%（500/1000）。
你可以通过调节 Pulse 值来动态改变占空比，从而控制风扇的转速。

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占空比设置：

使用 __HAL_TIM_SET_COMPARE 函数来设置 PWM 信号的占空比。例如，__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, 500); 将占空比设置为 50%（500/1000）。
你可以通过调节 Pulse 值来动态改变占空比，从而控制风扇的转速。