【STM32】综合练习——智能风扇系统

0 前言

由于时间关系，暂停详细更新，本文章中，只会记录重要代码，关于cubmx的配置以及引脚配置，请自行下载文件配置

【免费】基于STM32的多功能风扇资源-CSDN文库

1 硬件准备

STM32F103C8T6 * 1

面包板 * 1

OLED显示屏（SSD131590） * 1

RGB三色全彩LED模块 * 1

SG90舵机 * 1

HC-SR04超声波模块 * 1

130直流电机 * 1

风扇头 * 1

L298N电机驱动模块 * 1

直插2脚微动按键 * 2

USB转TTL模块-CH340模块 * 1

ST-LINK V2 * 1

杜邦线（公对公、公对母、母对母）

跳线

2 功能介绍

（1）完成手动调节（按键）调节风扇三档转速（档位转速分别为30%、50%、80%）
（2）实现按键定时功能（短按一次时间加5秒，长按后倒计时开始，倒计时结束后风扇停止转动）
（3）实现风速不同档位显示，一档风速亮白灯，二档风速亮蓝灯，三档风速亮红灯，并通过OLED屏幕显示当前灯的颜色和定时时间（用英文和数字）
（4）实现通过串口显示当前风速
（5）以超声波为总开关控制系统运作（在20厘米内系统才可工作）
（6）利用舵机实现风扇摇头功能，并通过按键进行控制

3 前置配置

3.1 时钟配置

设置高速外部时钟：晶振

设置时钟频率为72Mhz

3.2 文件配置

修改文件名称以及选择IDE：MDK-ARM

为每一个外设单独生成一对.c/.h文件（模块化，方便管理）

4 功能实现

4.1 按键功能

在interrupt.c中使用回调函数判断定时器2，进行按键扫描（按键具体的功能不在此文件中）

// interrupt.cif(htim == &htim2)	// button{keys[0].clickState = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_6);	// left BUTTONkeys[1].clickState = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_5);	// right BUTTONfor(int i=0; i<=1; i++){switch(keys[i].stage){case 0:{//judge clickif(keys[i].clickState == 0) keys[i].stage = 1; //go next stage}break;case 1:{if(keys[i].clickState == 0){// is true click// clear timekeys[i].pressTime = 0;// go next stagekeys[i].stage = 2;}}break;case 2:{if(keys[i].clickState == 1)	// release click{//judge click which button and its typeif(keys[i].pressTime < 30){// short clickchooseButton(i, click);} else {// long clickchooseButton(i, longClick);}// reset stage keys[i].stage = 0;} else {	// still click// time ++keys[i].pressTime++;}}break;}}}

按键具体的功能被拆分在了buttonFunciton.c中

从上到下依次为：

按键1的单击（调速）、按键1的长按（摇头）

按键2的单击（计时器加5）、按键2的长按（倒计时开始）

#include "buttonFunction.h"// to judge which button is press down
void chooseButton(uint8_t key, uint8_t type){switch(key){case 0:	// button 1{if(type == 0){// click —— Toggle Speed Mode and Oled Update//WindSpeedspeedLevel++;speedLevel %= 4;SetWindSpeed();UsartSpeed();HomePage();} else if (type == 1){// long click —— Toggle Shaking ModeisShake = !isShake;if(isShake){HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);shakeIsBegin = 1;} else {HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim1);shakeIsBegin = 0;}}}break;case 1:	//	button 2{if(type == 0){// click —— Count Down Number Add and Oled UpdatetimeCount += 5;HomePage();} else if (type == 1){// long click	—— Count Down Startif(timeCount > 0){HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim4);isBegin = 1;}}}break;}
}

4.2 屏幕功能

OLED使用Keysking的模块文件，这里就不展示了，使用方法见【STM32入门教程-2024】第14集如何在OLED屏幕上挥毫_哔哩哔哩_bilibili

// page.c
#include "page.h"// ——————————————Init—————————————————
void PageInit(void){HAL_Delay(20); // 单片机启动比OLED上电快,需要延迟等待一下OLED_Init(); // 初始化OLED
}// ——————————————View——————————————————
void CopyrightPage(void) {OLED_NewFrame();OLED_DrawImage(5,1, &logoImg, OLED_COLOR_NORMAL);OLED_PrintString(85, 4, "创客", &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);OLED_PrintString(85, 24, "中心", &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);OLED_PrintString(85, 44, "出品", &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);OLED_ShowFrame();
}void HomePage(void){OLED_NewFrame();HomePageTitle();HomePageSpeedLight();if(timeCount > 0){HomePageCountDown();}OLED_ShowFrame();
}void SleepPage(void){OLED_NewFrame();OLED_PrintString(32, 10, "待机中...", &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);OLED_PrintString(4, 35, "~(p≧ w≦ q)~", &font12x12, OLED_COLOR_NORMAL);OLED_ShowFrame();
}// ————————————Component————————————————// Home Title
void HomePageTitle(void){OLED_PrintString(32, 10, "智能の扇", &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);
}// Home Body
void HomePageSpeedLight(void){StopAllLight();switch(speedLevel){case 0:{OLED_PrintString(50, 30, "STOP", &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);}break;case 1:{OLED_PrintString(46, 30, "WHITE", &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);}break;case 2:{OLED_PrintString(50, 30, "BLUE", &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);}break;case 3:{OLED_PrintString(54, 30, "RED", &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);}break;}
}// Home Bottom
void HomePageCountDown(void){char arr[40];sprintf(arr, "%d", timeCount);if(timeCount >= 10000){OLED_PrintString(46, 50, arr, &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);} else if(timeCount >= 1000){OLED_PrintString(50, 50, arr, &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);} else if(timeCount >= 100){OLED_PrintString(54, 50, arr, &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);} else if(timeCount >= 10){OLED_PrintString(58, 50, arr, &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);} else {OLED_PrintString(62, 50, arr, &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);}
}// Stop All Light
void StopAllLight(void){HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_RESET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
}

// page.h
#ifndef __PAGE_H__
#define __PAGE_H__#include "main.h"
#include "string.h"
#include "oled.h"
#include "stdio.h"
#include "stdbool.h"// ——————————————Internal Api————————————————
// view
void PageInit(void);
void CopyrightPage(void);
void HomePage(void);
void SleepPage(void);// Component
void HomePageTitle(void);
void HomePageSpeedLight(void);
void HomePageCountDown(void);
void StopAllLight(void);
// ——————————————External Api————————————————
// windSpeed
extern uint8_t speedLevel;
extern uint8_t tempSpeedLevel;
// countDown
extern uint16_t timeCount;
// ——————————————————————————————————————————
#endif

4.3 调速功能

// windSpeed.c
#include "windSpeed.h"void SetWindSpeed(void){switch(speedLevel){case 0:{__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, StopSpeed);}break;case 1:{__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, LowSpeed);}break;case 2:{__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, MidSpeed);}break;case 3:{__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, HighSpeed);}break;}
}void UsartSpeed(void){sprintf(arr, "当前档位为：%d", speedLevel);HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)arr, sizeof(arr), HAL_MAX_DELAY);}

// windSpeed.h
#ifndef __WINDSPEED_H__
#define __WINDSPEED_H__#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "usart.h"
#include <stdio.h>// ————————————Internal Api——————————————————#define StopSpeed 0
#define LowSpeed 300
#define MidSpeed 500
#define HighSpeed 800
uint8_t speedLevel = 0;
uint8_t tempSpeedLevel = 10;
void SetWindSpeed(void);
void UsartSpeed(void);
char arr[99];// ————————————External Api——————————————————// 0// ——————————————————————————————————————————#endif

4.4 倒计时功能

// interrupt.cif(htim == &htim4){	// Time Count Downif(timeCount > 1){timeCount--;} else {timeCount--;speedLevel = 0;SetWindSpeed();HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim4);isBegin = 0;HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim1);shakeIsBegin = 0;UsartSpeed();}HomePage();}

倒计时功能主要在interrupt中实现，此处只声明了个全局变量

// countDown.c
#include "countDown.h"

// countDown.h
#ifndef __COUNTDOWN_H__
#define __COUNTDOWN_H__#include "main.h"
#include "stdbool.h"
// ————————————Internal Api——————————————————uint16_t timeCount;
bool isBegin = 0;// ————————————External Api——————————————————// 0// ——————————————————————————————————————————#endif

4.5 摇头功能

舵机教程：【STM32】动画讲解输入捕获并实现超声波测距_哔哩哔哩_bilibili

// shake.c
#include "shake.h"int shakeNumber = 1500;	//500——2500 duty
bool shakeMode = 0;void shakeApi(void){if(shakeMode == 0){// forwardif(shakeNumber < 2500){shakeNumber += shakeSpeed;} else {shakeMode = 1;}__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, shakeNumber);} else {// reverseif(shakeNumber > 500){shakeNumber -= shakeSpeed;} else {shakeMode = 0;}__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, shakeNumber);}}

// shake.h
#ifndef __SHAKE_H__
#define __SHAKE_H__#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "stdbool.h"// ————————————Internal Api——————————————————#define shakeSpeed 10	// 5(slow) 10(normal) 20(fast) 100(very fast)
void shakeApi(void);
bool shakeIsBegin = 0;// ————————————External Api——————————————————// 0// ——————————————————————————————————————————#endif

启用中断：

// interrupt.c
if(htim == &htim1){ // ShakeshakeApi();
}

4.6 测距待机功能

为了使系统正常工作时（20cm以内），能继续进行上一次的数据（如倒计时从上一次离开开始，继续倒计时），这里并没有直接修改存储该数据的变量，而是直接将所有功能暂停（具体实现见StopAll函数），恢复时再读取存储数据的变量

// ultrasound.c
#include "ultrasound.h"void TriggerUltrasound(void){// Send trigger signalHAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_SET);
//	HAL_Delay(1);for(uint32_t i=0; i<11; i++);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET);// Reset counter__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3, 0);// WaitHAL_Delay(50);
}void MeasurementDistance(void){timeCountBefore = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim3, TIM_CHANNEL_1);timeCountAfter = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim3, TIM_CHANNEL_2);distance = (timeCountAfter - timeCountBefore) * 0.034 / 2;
}void StopAll(void){// stop all lightStopAllLight();// stop wideSpeed__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, 0);// stop count downHAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim4);// stop shakeHAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim1);// sleep pageSleepPage();
}void StartAll(void){// start count downif(timeCount > 0 && isBegin){HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim4);}// start shakeif(shakeIsBegin){HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);}// start wideSpeedSetWindSpeed();// home page - start all lightHomePage();
}

// ultrasound.h
#ifndef __ULTRASOUND_H__
#define __ULTRASOUND_H__#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "stdbool.h"// ————————————Internal Api——————————————————uint16_t timeCountBefore;
uint16_t timeCountAfter;
float distance;
void TriggerUltrasound(void);
void MeasurementDistance(void);
void StopAll(void);
void StartAll(void);// ————————————External Api——————————————————// page - light
extern void HomePage(void);
extern void SleepPage(void);
extern void StopAllLight(void);
// windSpeed
extern uint8_t speedLevel;
extern void SetWindSpeed(void);
// count down
extern uint16_t timeCount;
extern bool isBegin;
// shake
extern bool shakeIsBegin;
// ——————————————————————————————————————————#endif

输入捕获中断：

测距思想：一个通道读上升沿，一组的另一个通道读下降沿，并且在读到下降沿的时候进行中断

教程：【STM32】动画讲解输入捕获并实现超声波测距_哔哩哔哩_bilibili

// interrupt.c
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){if(htim == &htim3 && htim -> Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_2){	// ultrasound// Measurement Ultrasound DistanceMeasurementDistance();
//		sprintf(aeee, "%f", distance);
//		HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)aeee, sizeof(aeee), HAL_MAX_DELAY);if(distance > 22){// sleepStopAll();} else if(distance >= 0 && distance <= 22){// normalStartAll();}}}