任务要求:
以STM32单片机、DSPTMS320F28335芯片或ARM系列芯片为核心,测量电机旋转速度,并利用开发板实现如下功能:在LCD屏幕上显示捕捉的电机转速;转速高于阈值报警;LED闪烁指示处于工作状态。
扩展功能:
0.96寸OLED绘制转速波形图;
0.96寸OLED显示转速和阈值;
按键调节阈值大小;
按键调节直流电机正转、反转和停止;
按键调节直流电机转速;
模块介绍:
(1)主控STM32F103C8T6
STM32F103C8T6是由意法半导体(STMicroelectronics)推出的一款32位单片机芯片,采用了ARM Cortex-M3内核,其主频可达72 MHz,具有丰富的周边设备和接口,可以广泛应用于各种单片机应用领域,如工业控制、智能家电、医疗器械和消费类电子等领域。
STM32F103C8T6集成了512 KB的闪存和64 KB的SRAM,为高效的数据存储提供了足够的空间。支持多种通信接口,包括USB、UART、SPI、I2C等,方便与其它设备进行数据通信。采用了DMA(直接存储器存取)技术,使得数据传输速度更快,并降低了CPU的负担。采用了多种低功耗模式,比如待机、休眠和停机模式,可大大降低电源消耗。采用了多路中断和定时器,可以方便地实现各种自定义的相关功能。支持在线编程,使用方便且可实现在线升级。
总之,STM32F103C8T6是一款性价比较高的单片机芯片,其搭配丰富的外设和庞大的开发社区,成为工业控制、智能家居等领域的首选。
(2)0.96寸OLED
IIC0.96OLED屏幕是一种0.96英寸OLED显示屏幕,能够高清地显示图像和文字。该屏幕使用I2C总线进行通信,采用128x64的分辨率,极高的对比度和响应速度,适合于嵌入式系统和创意DIY项目。
该屏幕显示清晰度高、对比度强、响应速度快,且功耗低。它是一种高性能和高效能的显示屏幕,在低功耗环境和对用户体验有更高要求的应用中具有广泛的应用前景。它可以作为多种电子设备的人机界面,如智能手表、手持设备、可穿戴设备、运动设备等大量应用场景。此外,它也可以用于包括单片机、arduino和树莓派等其他嵌入式设备中,可通过提供的I2C接口进行快速通信。
总之,IIC0.96OLED屏幕是一种功能丰富、性能出众的嵌入式OLED显示屏幕,其极高的显示清晰度和响应速度,在I2C通信总线中使用最广泛。
(3)TT减速电机
TT减速电机是常见的一种减速电机,其名称来自于该电机的外形和结构。TT减速电机通常由直流电机、减速齿轮箱和轮槽式编码器组成,其有以下几个特点:
体积小,结构紧凑。TT减速电机的体积较小,通常被设计成半径小于30mm,高度在40mm左右的圆柱体形式,因此在空间受限的应用场合中具有优势。输出转速低,转矩大。TT减速电机通常采用多级齿轮减速箱结构,可以将高速低转矩的直流电机输出转速降低,并将转矩放大到几倍、甚至几十倍。因此,这种减速电机通常适用于需要大转矩而转速较低的场合。编码器反馈精度高。TT减速电机通常采用轮槽式编码器的形式,可以提供高精度的位置和速度反馈信号,从而使得其在需要高精度控制的场合中具有优势。低噪音,长寿命。由于采用了合理的材料和结构设计,TT减速电机具有较低的噪音和较长的使用寿命。
总之,TT减速电机适用于需求高精度、高转矩、低噪音和长寿命的应用场合,特别是在空间有限的场合中具有优势。它在机器人、自动化生产线、医疗设备等许多领域中得到广泛应用。
(4)L298N驱动板
L298Nmini是一种高性能、双路、双向电机驱动芯片,常用于驱动直流电机和步进电机。该芯片采用H桥结构,可以方便地控制电机的正、反转和速度调节,工作电压范围在5V至35V之间,最大输出电流可达2A。
L298Nmini芯片双路输出:可同时驱动两台直流电机或一台步进电机。双向控制:可方便地控制电机的正、反转,实现前进、后退、刹车等功能。高性能:最大输出电流可达2A,可满足各种大小电机的驱动需求。多种保护功能:可通过过流保护、过温保护和反接保护等功能,保护芯片和电机的安全运行。多种接口:可通过标准的3针接口板连接控制器等其他电子设备。简单易用:通过简单的控制板设计和API调用,即可轻松实现电机的控制和驱动。
总之,L298Nmini是一款高性能、可靠性高的电机驱动芯片,广泛应用于家庭机器人、智能小车、航模、智能家居等众多领域,为各种电机带来了极佳的驱动效果。此外,L298Nmini作为一款开源官方库,目前已融入许多开源电子项目中,使用非常方便。
方案设计:
使用霍尔元件的数字量输出测量直流电机转速,通过0.96寸OLED屏幕显示转速的波动曲线、电机报警阈值和电机实时转速;由于STM32带负载能力不够,无法直接驱动直流电机,所以使用L298Nmini做驱动来驱动直流电机,同时通过两个GPIO口输出不同占空比的PWM波来控制直流电机正传反转的转速。课设中使用到了四个独立按键,按键分别控制OLED数据显示和转速波动曲线界面的切换、更改报警阈值、直流电机正反转状态切换和直流电机转速。
系统框图:
霍尔元件测速原理是基于霍尔效应的原理进行的。霍尔效应是指当一个带电粒子通过一个有磁场存在的区域时,由于离子在磁场力的作用下运动轨迹的偏移,电子的运动会受到磁场力的作用而形成一个称为霍尔电势差的电势差。
在实际应用中,霍尔元件是一种能够检测磁场的元件,其构造类似于普通的半导体二极管,但是在其结构中还加入了一段特殊的区域,称为霍尔区域。
当霍尔元件中的磁感线穿过霍尔区域时,霍尔元件中会产生一个霍尔电势差。这个电势差与磁感线的方向和大小息息相关。因此,通过检测霍尔元件的电势差大小和方向,就可以测量磁场的方向和大小,根据磁场的方向和大小,就可以计算出被检测物体的速度。
采用数字量采集霍尔元件输出,只用配置一个输入模式的GPIO,当定时器触发时,在中断中查询GPIO状态,高电平则电机转了一圈;
PCB绘制:
源码:
https://download.csdn.net/download/qq_64332964/87909073