本文例子參考《STM32單片機開發實例——基於Proteus虛擬模擬與HAL/LL庫》 源代碼：https://github.com/LanLinnet/STM33F103R6 項目要求 理解H橋電路的工作原理，結合前面幾個項目學習過的定時器中斷、EXTI、串口通訊等，要求通過7個按鈕控制步進電動機 ...
本文例子參考《STM32單片機開發實例——基於Proteus虛擬模擬與HAL/LL庫》
源代碼：https://github.com/LanLinnet/STM33F103R6
項目要求
理解H橋電路的工作原理，結合前面幾個項目學習過的定時器中斷、EXTI、串口通訊等，要求通過7個按鈕控制步進電動機的運行狀態，包括：連續正轉、連續反轉、停止、加速、減速、點動正轉和點動反轉。
硬體設計
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在第一節的基礎上，在Proteus中添加電路如下圖所示。其中我們添加了一個達林頓晶體管陣列
ULN2803，一個步進電動機MOTOR-STEPPER。
此外，我們還添加了一個虛擬儀錶：虛擬終端VIRTUAL TERMINAL，將其波特率設置為19200bits/s。 -
達林頓晶體管陣列ULN2803：ULN2803內部具有一個8路NPN達林頓晶體管陣列，適合作為TTL、CMOS、NMOS或PMOS等低邏輯電平數字電路與繼電器、步進電動機等直流高電壓、大電流設備之間的介面。其引腳排序如下圖所示，引腳1-8為8路輸入，引腳11-18為8路輸出，引腳9為GND，引腳10為公共端。
8路達林頓晶體管某1路的內部電路結構示意圖如下圖所示。在實際使用的時候，一般將負載一端接在公共引腳COM，將負載另一端接在輸出引腳\(O_n\)(n=1,2,3...,8)。COM引腳同時連接負載高電壓，輸入的邏輯信號地和輸出的電源地同時連接GND引腳。當輸入邏輯信號為高電平時，ULN2803導通，\(O_n\)引腳接地，負載迴路通路；反之，負載迴路短路。
此外，由於ULN2803輸入的邏輯高電平為+5V，所以STM32單片機需要選擇具備“FT”特性的GPIO引腳與其連接。 -
步進電動機的驅動：
1）簡介：步進電動機屬於特種電動機，其角位移與給定的脈衝個數成正比，轉速與脈衝的頻率成正比。
2）引腳：本項目所使用的Proteus中的步進電動機MOTOR STEPPER是一種四相六線制的步進電動機，四相分別為A、B、C、D，可以選擇四相單四拍、四相雙四拍或四相單雙八拍3種驅動方式。- 四相單四拍：A → B → C → D ...
- 四相雙四拍：AB → BC → CD → DA ...
- 四相單雙八拍：A → AB → B → BC → C → CD → D → DA ...
四相步進電動機的3種相序如下表所示，本項目採用四相雙四拍的驅動方式。
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打開CubeMX，建立工程。這一項目有很多設置都與前面涉及的項目相似，若不熟悉可以進行回顧。
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點擊“Generator Code”生成Keil工程。
軟體編寫
點擊“Open Project”在Keil中打開工程，打開“main.c”，添加代碼如下。
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h" //引入標準輸入輸出庫頭文件
/* USER CODE END Includes */
/* USER CODE BEGIN PV */
char rd = 'C'; //C表示順時針，A表示逆時針
uint16_t arr = 49; //定時器重載值
int StepNo = 1; //步序編號，1-AB 2-BC 3-CD 4-DA
uint8_t rf = 0;
/* USER CODE END PV */
/* USER CODE BEGIN PFP */
void StepOut(uint8_t StepNo); //定義相序設置函數
/* USER CODE END PFP */
/* USER CODE BEGIN 1 */
char str[4]; //串口輸出值存放數組
/* USER CODE END 1 */
/* USER CODE BEGIN 2 */
__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim3, arr); //定時器3自動重載設定值
/* USER CODE END 2 */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
if(rf == 1)
{
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"Time Interval[ms]", 18, 18);
sprintf(str, "%d", arr);
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)str, 3, 3);
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"\n\r", 2, 2);
rf = 0;
}
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */
/* USER CODE BEGIN 4 */
//步序設置函數
void StepOut(uint8_t StepNo)
{
if(StepNo==1) //步序1-AB
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_SET);
}
else if(StepNo==2) //步序2-BC
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);
}
else if(StepNo==3) //步序3-CD
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET);
}
else if(StepNo==4) //步序4-DA
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);
}
}
//定時器3中斷回調函數
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback (TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if(htim==&htim3)
{
if(rd=='C') //正轉
{
StepNo++;
if(StepNo>4)StepNo=1;
StepOut(StepNo);
}
else if(rd=='A') //反轉
{
StepNo--;
if(StepNo<0)StepNo=4;
StepOut(StepNo);
}
}
}
//外部中斷回調函數
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
if(GPIO_Pin==GPIO_PIN_0) //按鍵0-連續正轉
{
rd='C';
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);
StepOut(StepNo);
rf=1;
}
else if(GPIO_Pin==GPIO_PIN_1) //按鍵1-連續反轉
{
rd='A';
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);
StepOut(StepNo);
rf=1;
}
else if(GPIO_Pin==GPIO_PIN_2) //按鍵2-停止
{
HAL_TIM_Base_Stop(&htim3);
}
else if(GPIO_Pin==GPIO_PIN_3) //按鍵3-加速
{
if(arr>49)arr-=50;
__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim3,arr);
rf=1;
}
else if(GPIO_Pin==GPIO_PIN_4) //按鍵4-減速
{
if(arr<999)arr+=50;
__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim3,arr);
rf=1;
}
else if(GPIO_Pin==GPIO_PIN_5) //按鍵5-點動正轉
{
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_5)==GPIO_PIN_RESET) //檢測下降沿
{
rd='C';
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);
StepOut(StepNo);
rf=1;
}
else //檢測上升沿
{
HAL_TIM_Base_Stop(&htim3);
}
}
else if(GPIO_Pin==GPIO_PIN_6) //按鍵6-點動正轉
{
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_6)==GPIO_PIN_RESET) //檢測下降沿
{
rd='A';
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);
StepOut(StepNo);
rf=1;
}
else //檢測上升沿
{
HAL_TIM_Base_Stop(&htim3);
}
}
}
/* USER CODE END 4 */
聯合調試
- 點擊運行，生成HEX文件。
- 在Proteus中載入相應HEX文件，點擊運行。按下不同的按鍵，可以看到電動機轉速的變化，並且在虛擬終端中可以看到定時器3的重載設定值。
寫在最後
至此為止，STM32F103R6的項目已經全部寫完，我們即將開始新的旅途。
