基于STM32与红外感应开关的自动门设计与实现

采用STM32作为主控，设计了自动和手动开门装置，MLX90614作为设计测温装置。

前言说明

元器件清单说明

STM32F103C8T6系统板
微型滑台，步进电机
TMC2208步进电机驱动器
红外接近开关
MLX90614测温模块
四线0.96寸OLED屏幕
按键
限位触碰开关

Soildworks模型绘制

原理图绘制

TMC2208驱动介绍

TMC2208是一款超静音的两相步进电机驱动芯片，持续驱动电流1.4A，峰值电流2A，电压范围4.75V-36V，256细分；灵活的microPlyer插值单元，可提供高达256的细分，即使是在脉冲频率有限的系统中仍可完美地实现正弦控制；由于stealthChop2超静音技术在3D打印中被广泛应用，因此这些组件的设计也与现有3D打印机电子设备兼容，省去了重新设计所产生的昂贵费用。具有标准的step/dir接口，使用起来简单方便。可以替代原有的TMC2100，更低的发热量，特别适合3D打印市场。关键引脚说明

引脚	说明
GND	地
VM	我给的是5V1A
VIN	逻辑电平输入3-5V
1A	相A+
2A	相B+
1B	相A-
2B	相B-
DIR	方向输入
EN	使能，低电平有效
STEP	输入脉冲数
MS1	细分
MS2	细分

步进电机介绍

采用SM15-80L微型滑台作为门的载体，该滑台属于步进电机控制直接给高低电平是驱动不了的。

关键代码

下面展示一些 内联代码片。

void EXTI0_IRQHandler(void)
{delay_ms(10);    //消抖if(KEY_Limit_Switch==0){     Limit_Switch_Finish=0;}EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);     //清除EXTI0线路挂起位
}void EXTI4_IRQHandler(void)
{           delay_ms(10);   //消抖    u8 i,j;float Temperature = 0;                          //温度数据变量（浮点型）char TempValue[80] = {0};                       //温度值（字符串）    if(KEY_Infrared==0&&Opening==0) {Opening=1;Door_Open_Flag = 1;Locate_Rle3(5000,CCW,24000);     //CCW往电机Temperature = SMBus_ReadTemp();           sprintf(TempValue,"%.1f", Temperature); //浮点型转换成字符串       //温度单位显示 （℃）for(i = 6;i < 7;i++){j = i - 6;OLED_ShowCHinese16x16(i*16,4,j,TempCompany);            }OLED_ShowString(40,4,(uint8_t *)TempValue,16);//在在OLED上显示实际测量的温度}else if(KEY_Infrared==0&&Opened==1){Door_Opened_Flag = 1;}EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line4);    //清除LINE5上的中断标志位
}void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{delay_ms(10);    //消抖      u8 i,j;  float Temperature = 0;                          //温度数据变量（浮点型）char TempValue[80] = {0};                       //温度值（字符串）  if(KEY==0&&Opening==0)  {Opening=1;Door_Open_Flag = 1;Locate_Rle3(5000,CCW,24000);     //CCW往电机Temperature = SMBus_ReadTemp();           sprintf(TempValue,"%.1f", Temperature); //浮点型转换成字符串       //温度单位显示 （℃）for(i = 6;i < 7;i++){j = i - 6;OLED_ShowCHinese16x16(i*16,4,j,TempCompany);            }OLED_ShowString(40,4,(uint8_t *)TempValue,16);//在在OLED上显示实际测量的温度}else if(KEY==0&&Opened==1){Door_Opened_Flag = 1;}EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line15);  //清除LINE15线路挂起位
}

程序主要是通过外部引起中断执行的，一共用了三个中断，分别对应着手动开门，红外感应开门以及限位开关三个部分。

驱动代码块

#include "driver.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "key.h"long current_pos[2]={0,0}; //有符号方向
u16 Motor_Step;
DIR_Type motor_dir3=CW;
u16 count[3]={0,0,0};
extern u8 Door_Open_Flag;
extern u8 Limit_Switch_Finish;
u8 Time_Flag=0;
u8 Limit_Switch_Flag=0;
u8 Flag=0;
extern u8 Opening;
u8 Opened=0;
/************** 驱动器控制信号线初始化 ****************/
void Driver_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);    //使能PA端口时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;                //PC0.2 端口配置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;       //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;        //IO口速度为50MHzGPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                 //根据设定参数初始化GPIOAGPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);                         //PA8输出高 顺时针方向  DRIVER_DIRGPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);                     //PA11输出低 使能输出  DRIVER_OELimit_Switch_Flag=1;Locate_Limit(5000,CCW);   while(Flag==0);Flag=0;Locate_Limit(5000,CW);
}void TIM3_Init(u16 arr,u16 psc)
{                            GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);                                                                              GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc;  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);TIM_UpdateRequestConfig(TIM3,TIM_UpdateSource_Regular); TIM_SelectOnePulseMode(TIM3,TIM_OPMode_Single);TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = arr>>1; TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);       TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE); TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update ,ENABLE);  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update); TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);
}void TIM3_IRQHandler(void)
{if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_FLAG_Update)!=RESET){TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_FLAG_Update);    //清除中断if(motor_dir3==CW)     //关门{TIM_GenerateEvent(TIM3,TIM_EventSource_Update);TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);if(Limit_Switch_Finish==0){Limit_Switch_Finish=1;Opening = 0;TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);            }}else {if(Limit_Switch_Flag==1)                           //开始限位{count[0]++;TIM_GenerateEvent(TIM3,TIM_EventSource_Update);TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);if(count[0]==1000){count[0]=0;Flag=1;TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);LED0=0;Limit_Switch_Flag=0;}}else{count[1]++; TIM_GenerateEvent(TIM3,TIM_EventSource_Update);TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);           if(count[1]==Motor_Step)     //24000{Opened = 1;count[1]=0;TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);                  if(Door_Open_Flag==1){Time_Flag=1;}  }       }}}
}void TIM3_Startup(u32 frequency)
{u16 temp_arr=1000000/frequency-1; TIM_SetAutoreload(TIM3,temp_arr);TIM_SetCompare2(TIM3,temp_arr>>1); TIM_SetCounter(TIM3,0);TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}
/********************************************
//相对定位函数
//num 0～2147483647
//frequency: 20Hz~100KHz
//dir: CW(顺时针方向)  CCW(逆时针方向)
*********************************************/
void Locate_Rle3(u32 frequency,DIR_Type dir,u16 step) //相对定位函数
{if(TIM3->CR1&0x01){//      printf("\r\nThe last time pulses is not send finished,wait please!\r\n");return;}if((frequency<20)||(frequency>100000)){//      printf("\r\nThe frequency is out of range! please reset it!!(range:20Hz~100KHz)\r\n");return;}motor_dir3=dir;DRIVER_DIR3=motor_dir3;Motor_Step = step;TIM3_Startup(frequency);LED0=1;
}void Locate_Limit(u32 frequency,DIR_Type dir) //相对定位函数
{if(TIM3->CR1&0x01){//      printf("\r\nThe last time pulses is not send finished,wait please!\r\n");return;}if((frequency<20)||(frequency>100000)){//      printf("\r\nThe frequency is out of range! please reset it!!(range:20Hz~100KHz)\r\n");return;}motor_dir3=dir;DRIVER_DIR3=motor_dir3;TIM3_Startup(frequency);
}

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