一、实验目的

本实验旨在设计并实现一个基于按钮控制的直流风扇系统，通过物理按键调节风扇转速与旋转方向，验证其在实际应用中的可行性与稳定性。实验目标包括：

1. 实现按钮按压次数与风扇转速的映射关系（如1次低速、3次高速、4次停止）。

2. 通过硬件电路与软件逻辑结合，确保风扇在不同模式下的稳定运行。

3. 验证系统对按钮抖动的抗干扰能力，提升用户体验。

二、硬件设计

主控模块：采用Arduino开发板（如ESP32或UNO），负责读取按钮状态并控制电机驱动。

电机驱动：使用H桥驱动电路（如L298N）或PWM控制模块（如PCA9685），通过引脚9、10控制电机正反转。

按钮模块：单键按钮（引脚2）用于输入信号，配合LED指示灯（引脚13）反馈状态。

直流电机：支持PWM调速的风扇电机（如D60SH-12），内部集成霍尔效应传感器以检测转速。

按钮连接至Arduino的数字输入引脚（如2），LED连接至输出引脚（如13）。

电机驱动引脚（9、10）连接至电机，电源通过稳压模块（如5V稳压）供电。

按钮去抖处理：通过`millis()`函数记录按钮状态变化时间，确保单次按压仅触发一次逻辑切换。

转速控制：定义状态变量`stat`，根据按钮按压次数（1~4次）映射至不同转速模式：

- `stat=1`：低速（`rank1=150`）

- `stat=2`：中速（`rank2=200`）

- `stat=3`：高速（`rank3=258`）

- `stat=4`：停止（`rank=0`）。

PWM调速：通过`analogWrite()`函数动态调整电机占空比，实现速度连续调节。

转速调节：通过单次按钮按压实现低速切换，三次按压达到高速，四次按压停止，符合预期。

方向控制：通过H桥驱动电路实现正反转切换，需进一步验证电机驱动逻辑。

稳定性测试：连续按压按钮时，系统未出现误触发，表明去抖处理有效。

转速精度：当前PWM调速依赖预设值，可引入传感器反馈（如霍尔传感器）实现闭环控制。

扩展性：增加旋钮模块（如micro:bit项目）可实现更精细的转速调节。

本实验成功实现了基于按钮控制的直流风扇系统，通过硬件电路与软件逻辑的结合，验证了其在转速调节与抗干扰方面的可行性。未来可进一步优化PWM控制算法，并集成传感器反馈以提升系统智能化水平。