19-CubeMx+Keil+Proteus仿真STM32 - 直流電動機-有解無憂

本文例子參考《STM32單片機開發實體——基于Proteus虛擬仿真與HAL/LL庫》
源代碼：https://github.com/LanLinnet/STM33F103R6

專案要求

理解H橋電路的作業原理，結合前面幾個專案學習過的PWM、EXTI、串口通訊等，要求通過5個按鈕控制直流電動機的運行狀態，包括：電動機正轉、電動機反轉、電動機停止、電動機加速和電動機減速，其中電動機加速/減速以10%的PWM信號寬度占空比為遞增/遞減量，

硬體設計

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直流電動機H橋芯片L298，一個直流電動機MOTOR-DC，

此外，我們還添加了一個虛擬儀表：虛擬終端VIRTUAL TERMINAL，將其波特率設定為19200bits/s，
直流電動機和H橋電路：直流電動機是一種常見的動力源，很多情況下需要用直流電動機帶動執行機構做各種復雜動作，直流電動機與H橋電路如下圖所示，
- 當開關A、D閉合時，電動機左側接通驅動電源正極，右側接通驅動電源負極，直流電動機正轉；
- 當開關B、C閉合時，電動機左側接通驅動電源負極，右側接通驅動電源正極，直流電動機反轉；
- 當只有開關A、C閉合或只有開關B、D閉合時，電動機左、右側短路，直流電動機能耗制動，對于某些大功率直流電動機，還需要在短路回路中串聯制動電阻，防止能耗制動程序中電流過大，
雙H橋芯片L298：
1）簡介：L298是意法半導體公司出品的雙H橋芯片，片內集成2個獨立的H橋，可同時驅動2個最大電壓為46V、最大電流為2A的直流電動機，
2）引腳：L298控制信號為5VTTL電平，驅動電壓為5-46V，故在使用STM32控制時應當選用具備“FT”特性的GPIO引腳，并將引腳設為開漏輸出模式，同時外接上拉電阻到5V電源正極，控制電路由VSS供電，驅動電路由VS供電，芯片引腳和常用電路如下圖所示，
- ENx：H橋A/B的使能引腳，高電平有效，往往與PWM信號相連，用于調節H橋A/B控制的直流電動機轉速，
- ISENx：H橋A/B的驅動檢測引腳，用于進行過流檢測，并將檢測結果反饋給控制器以形成倍訓控制，一般不用，可直接接地，
- IN1-IN4：方向控制信號輸入端，其中IN1、IN2控制H橋A，其中IN3、IN4控制H橋B，具體如下表所示，
- OUT1-OUT4：2個H橋的輸出端，用來連接2個直流電動機，其中OUT1、OUT2用來連接Motor1，OUT3、OUT4用來連接Motor2，
- D1-D8：8個整流二極管，由于直流電動機為感性負載，為了避免L298在電動機轉換方向時受到反向電流的沖擊，加入整流二極管進行泄流，
打開CubeMX，建立工程，這一專案有很多設定都與前面涉及的專案相似，若不熟悉可以進行回顧，
- 首先，設定具有“FT”功能的GPIO管腳PC8和PC9為GPIO_Output，設定GPIO mode為開漏輸出模式Output Open Drain，GPIO Pull-up/Pull-down為不需要內部上拉和下拉電阻No pull-up and no pull-down，因為已經在電路中通過外部電阻上拉到+5V，
- 隨后，設定PWM，可參考鏈接PWM，配置如下圖所示，
- 然后，設定串口，可參考鏈接串口通訊，配置如下圖所示，
- 最后，設定外部中斷，并將NVIC中的中斷使能都勾選上，可參考鏈接EXTI，配置如下圖所示，
點擊“Generator Code”生成Keil工程，

軟體撰寫

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檔案
/* USER CODE END Includes */

/* USER CODE BEGIN PV */
uint16_t cmpv = 80;		//捕獲比較值，即CRR2的設定值
uint8_t rf = 0;		//中斷標志位
/* USER CODE END PV */

/* USER CODE BEGIN 1 */
char str[4];		//用于存放CRR2值轉換的字串
/* USER CODE END 1 */

/* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_2);		//定時器3運行并在通道2輸出PWM函式
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, cmpv);		//給定時器3設定通道2的捕獲比較暫存器值（CRR2）
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);		
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET);
/* USER CODE END 2 */

/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
  if(rf == 1)
  {
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"PWM:", 4, 4);		//串口發送字串（PWM比較暫存器值，值越大轉速越快）
    sprintf(str, "%d", cmpv);
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)str, 3, 3);
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"\n\r", 2, 2);
    rf = 0;		//標志位清零
  }
/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */

/* USER CODE BEGIN 4 */
//外部中斷回呼函式
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
  if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_0)		//正轉按鈕
  {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET);
    rf = 1;
  }
  else if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_1)		//反轉按鈕
  {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET);
    rf = 1;
  }
  else if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_2)		//停止按鈕
  {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET);
  }
  else if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_3)		//加速按鈕（增加PWM信號波形占空比）
  {
    if(cmpv<100) cmpv+=10;
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, cmpv);		//給定時器3設定通道2的捕獲比較暫存器值（CRR2）
    rf = 1;
  }
  else if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_4)		//減速按鈕（減小PWM信號波形占空比）
  {
    if(cmpv>0) cmpv-=10;
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, cmpv);		//給定時器3設定通道2的捕獲比較暫存器值（CRR2）
    rf = 1;
  }
}
/* USER CODE END 4 */

聯合除錯

點擊運行，生成HEX檔案，
在Proteus中加載相應HEX檔案，點擊運行，按下不同的按鍵，可以看到電動機轉速的變化，并且在虛擬終端中可以看到PWM占空比的設定值，

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標籤：嵌入式

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