本文主要描述如何使用 MSP430 系列微控制器实现了数字风扇控制系统的设计。
1. 概述
风扇通常用于驱散系统中产生的热量，通常用于电源系统或网络服务器。一般来说，简单的风扇冷却系统冷却风扇将始终以全速连续运行，消耗系统大量能量，增加系统噪声。如果冷却风扇的速度可以根据系统的工作温度实时调整），将大大提高系统的效率，降低系统的功耗。通过增加闭环控制系统，冷却风扇可以根据当前系统的温度实时调整风扇的速度，以保持系统的工作温度，提高系统的可靠性。
本文利用 MSP430微控制器测量系统温度，然后通过微控制器输出 PWM可选择 3- 线或4- 线直流无刷电机驱动风扇，实现数字风扇控制系统。
2.系统结构设计
本部分主要描述如何建立硬件设计开发平台。MCU选用 MSP430F4l7微控制器， SOFtbaugh ES417开发板及l2V直流无刷电机(3线或4 线接口)。硬件框图如下图 所示，
包括 SoftbaughES417 开发板、MSP430 USB 调试接口(MSP430-FET430UlF)、直流无刷电机风扇(3- 线或4- 线接口)和系统电源。
典型的标准3线或4线直流无刷冷却风扇接口和 MSP430F4l7微控制器和 Softbaugh ES417 开发板连接原理图分别如夏天所示。
文中将风扇转速设计为 LO-L56 根据需要将不同等级的温度增加到软件设计中，并与风扇转速一起运行。其中，每个等级的转速包含两个温度的极限值，当读取特定等级的温度值时，可以确定风扇的转速。
当读取的系统温度值高于现有风扇转速对应的温度值时，标志控制器会增加风扇转速；相反，当读取的温度值低于现有风扇转速对应的温度值时，微控制器会降低风扇转速。系统的温度值由MSP通过外部热敏电阻获得430微控制器，并在软件设计中保持和跟踪系统的温度和风扇转速。
ES 417开发板LCD显示器将不断更新测量的系统温度和风扇速度。随着系统温度的升高或降低，系统将实时调整风扇速度。系统的冷却等级，即风扇速度，也将同步在 LCD 上显示，LCD 显示部分如下图所示。
例如，F2显示在 LCD屏幕的右上角表示当前系统的冷却水平为 2)文章中的冷却水平为 F1 -F55级。每个级别通过显示屏 F 段表示，x表示当前系统冷却水平，F 字符下方块字符也代表系统的冷却等级，即风扇转速等级，UP/DOWN键可用于指示风扇在变速时的状态。
2.1 MCU设计外部温度传感器
MSP430微控制器中，430微控制器可以通过不同的方得系统的温度。MSP430微控制器含有温度传感器，设计师可以使用 MSP430微控制器本身的温度值是改变风扇速度的标准，但此时测量芯片的温度；如果需要测量的温度值在芯片远端或微控制器的测试范围之外，可以在系统需要测试的点上放置热敏电阻，并通过2线系统连接到整体电路设计。
MSP430F4l7微控制器的Com-parator_A输入端应连接10个kΩ负温度系数热敏电阻(NTC)，同时NTC电阻应满足-55℃~ 99℃分辨率为1℃，可以满足系统的设计要求。NTC电阻根据系统温度的变化而变化，从而改变ADC监控输入通道DC电压变化，然后MSP430F4l7微控制器根据测量的电压值确定相应的温度值，并调整系统风扇的转速。
系统测量的温度为模拟量，微控制器分析时必须转换为数字量。降低成本、复杂性和复杂性PCB本文采用小，本文采用MSP430系列征控器SlopeA/D技术实现AD转换减少了分离ADC模块的系统成本。(这部分SlopeA/D2.2.系统监控和风扇控制MSP在控制风扇运行的同时，430微控制器还需要监控系统的温度参数，通过PWM信号控制风扇的速度。产生不同的PWM设计前需要确定不同冷却级别的转速(RPMs)所对应的PWM信号的频率或空比。
所有的MSP430微控制器至少有一个硬件定时器模块，至少有2或3个独立的定时器，即所有MSP430微控制器至少可以产生1、2个频率相同、占空比不同的控制器PWM信号。更新定时器中的信号CCR寄存器值可以增加和减少PWM信号占空比，使印刷能有效改变风扇转速，不会产生任何效果PWM噪声。
一般来说，风扇包含自己的旋转频率信号输出端，可作为微控制器的反馈信号。例如，风扇每个旋转周期可以产生两个脉冲信号，MSP430微控制器可以捕获和监控脉冲信号，计算脉冲数量，并通过该值得到风扇的转速，最后将转速值反馈给主控制器，以确定转速是否达到当前温度条件下的风扇转速。
2.3LCD显示ES417开发板的LCD高4位数值显示在屏幕上，指示当前转速值，其他3位指示外部热敏电阻通过SlopeA/D读取转换方法的温度值。
当风扇转速发生变化时，MSP430微控制器捕获当前的转速值。例如，由于风扇有相应的频率输出端，风扇可以在每个运行周期产生两个上升边缘和下降协议，MSP430微控制器可以通过捕获端口的脉冲信号，软件编程计算每分钟上升和下降的数量，然后通过简单的计算获得RPM再次通过转速值LCD显示。
3.软件设计软件设计由系统监控控制LCD驱动、PWM驱动程序和温度传感器驱动程序由四部分组成C结合语言和汇编语言。软件设计流程图如下图所示。
本文MSP430微控制器软件设计允许用户通过MSP430开发板，如Soft-baughES417.系统风扇的控制可以通过简单地连接到散热风扇来实现。大多数风扇内置发生器，可以产生频率信号，MSP430控制器可以同时检测频率信号PWM控制风扇转速的信号。
看门狗定时器在软件设计中WDT用于定期检测系统温度，并根据温度值设置风扇转速。WDTISR中断服务子程序以在中断服务子程序中改变，看门狗每秒中断一次。
3.大多数风扇(电机)都有一个由电源、地面和地面组成的风扇参数PWM和FG通常在风扇数据手册中提供信号的四线接口PWM风扇的转速可以通过频率和空比参数或一些操作参数来确定。
例如，每1000风扇控制器RPM转速从10000变为增量RPM~4000RPM之间变化时，需要使用31个数据矩阵。比较寄存器的第一个值即能使风扇转速达到1000RMP，矩阵的第二个值是1100RPM相关的，后续的风扇转速和矩阵值等等。比较寄存器的值预先计算并存储在MSP430微控制器信息FLASH因此，该值在系统运行时不需要不断计算。MSP通过读取寄存器的矩阵值，不断更新比较寄存器的值，430微控制器可以随时改变风扇的转速。
软件设计源代码提供了包含查表的例程，表中的数据为风扇转速占空比不同增量时比较寄存器的数据值，数据矩阵的大小和每一个位置值都可以根据需要进行修改。
MSP430微控制器内部FLL模块可以在1中运行MHz以上，FLL晶体振动输出可作为驱动PWM信号时钟源。例如，大多数散热风扇PWM频率为20kHz，软件运行时，1MHz的FLL时钟源可以作为风扇产生PWM信号的20kHz驱动频率。
MSP430微控制器的SMCLK时钟可作为Timer-A在相应的定时器引脚输出时钟源PWM方波。CCRO设置寄存器值PWM频率间隔，CCR可作为寄存器值PWM信号占空比。
PWM风扇电机的直流电源由控制器的三极管断开控制。PWM驱动电机的平均电源电压也发生了变化。平均电源电压的变化会直接影响风扇电机的转速。
3.大多数风扇控制系统将定义一个预设的温度范围，与风扇运行的特定速度相对应。本文的源代码提供了四个温度范围或调节等级。当温度达到特定范围时，微控制器可以调节或保持风扇的运行速度，以确保系统的正常运行。
风扇转速的每个级别都有一个滞后间隔，因为每个级别的转速与温度密切相关。例如，可以定义每个过渡速度可以增加1℃的滞后间隔，则意味着在任何转速的过度点温度每降低1℃在读取的温度值超过滞后间隔值之前，风扇的速度不会立即改变，以防止系统温度在临界点变化时在两个速度等极间高速来回调整。