STM32实践项目(激光炮台)

发布于：2025-09-05 ⋅ 阅读:(31) ⋅ 点赞:(0)

刚开始设想做一个上半部分可以上下180°移动,下半部分底座360°移动的激光炮台。于是便开始了实践。

所需材料清单：

序号 名称 数量 备注说明
1 面包板（Breadboard） 2 用于电路搭建和模块连接
2 杜邦线（公对公、公对母等） 若干 建议准备 30~50 根，方便连接
3 MB-102 电源模块 2 插在面包板上，提供 3.3V / 5V 电源
4 电池（适配 MB-102） 2 建议 9V 方块电池或 7.4V 锂电池
5 SG90 舵机（180° 限位舵机） 1 控制角度在 0°~180°
6 SG90 舵机（360° 连续舵机） 1 可连续旋转，用作角度模拟+PID控制
7 STM32F103C8T6 开发板 2 最小系统板（Blue Pill）
8 KY-008 激光模块 1 激光发射模块（带限流电阻）
9 HC-05 蓝牙模块 2 一发一收，用于无线通信
10 旋转编码器（KY-040 或同类） 2 用于输入角度，连接 STM32 编码器接口

主要过程

起初设想用简单的按钮控制，而单凭if语句只能实现按钮按一下舵机角度变化一下，无法实现舵机角度连续性变化。

//uint8_t KeyNum;
//float Angle;

//uint8_t i;

//int main(void)
//{
//	OLED_Init();
//	Servo_Init();
//	Key_Init();
//	
//	OLED_ShowString(1,1,"Angle:");
//    
//    while (1)
//    {
//       KeyNum=Key_GetNum();
//		if(KeyNum==1)
//		{
//			Angle+=30;
//			if(Angle>180)
//			{
//				Angle=0;
//			}
//		}
//		Servo_SetAngle(Angle);
//		OLED_ShowNum(1,7,Angle,3);
//    }
//}

因此,完善key.c代码，在原代码中添加按住一直返回低电平来实现。

// 新增的实时检测（按住时一直返回）
uint8_t Key_IsPressed(uint8_t keyID)
{
    if (keyID == 1)
    {
        return (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0);
    }
    else if (keyID == 2)
    {
        return (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0);
    }
    return 0;
}

而此时又发现新的问题，如何很好的控制转速。一开始采用的是改变延时速率来提升转速。但如此一来舵机的稳定性便出现的问题。会发生抖动。

//int main(void)
//{
//    OLED_Init();
//    Servo_Init();
//    Key_Init();
//    
//    OLED_ShowString(1, 1, "Angle:");
//	OLED_ShowString(2, 1, "Angle:");
//    while (1)
//{
//    if (Key_IsPressed(1)) // 如果按键1被按住
//    {
//        Angle += 1;
//        if (Angle > 180) Angle = 180;

//        Servo_SetAngle(Angle);
//        OLED_ShowNum(1, 7, Angle, 3);
//        Delay_ms(1); // 匀速控制
//    }
//	if (Key_IsPressed(2)) // 如果按键1被按住
//    {
//        Angle -= 1;
//        if (Angle < 0) Angle = 0;

//        Servo_SetAngle(Angle);
//        OLED_ShowNum(2, 7, Angle, 3);
//        Delay_ms(1); // 匀速控制
//    }
//}

于是加大每一次增加的角度，而延迟秒数不变。

float Angle = 90;     // 初始角度
float lastAngle = -1; // 用于减少 OLED 刷新频率

int main(void)
{
    OLED_Init();
    Servo_Init();
    Key_Init();
    
    OLED_ShowString(1, 1, "Angle+ :");

    Servo_SetAngle(Angle); // 舵机先转到中位

    while (1)
    {
        // 按键 1：增加角度（快速）
        if (Key_IsPressed(1))
        {
            Angle += 5;               // 每次增加 5°
            if (Angle > 180) Angle = 180;
            Servo_SetAngle(Angle);
            Delay_ms(15);             // 匀速快速控制
        }

        // 按键 2：减少角度（快速）
        if (Key_IsPressed(2))
        {
            Angle -= 5;               // 每次减少 5°
            if (Angle < 0) Angle = 0;
            Servo_SetAngle(Angle);
            Delay_ms(15);
        }

        // 角度变化才刷新显示
        if (Angle != lastAngle)
        {
            OLED_ShowNum(1, 9, (uint16_t)Angle, 3);
            lastAngle = Angle;
        }
    }
}

的确这样能让舵机较好的连续变化，但是按键寿命有限，频繁操作容易损坏。于是换成更加方便顺手的旋转编码器。其优点也是比较突出的。

优点

操作更直观：想让舵机转多少，就拧多少；比按键舒服很多。

分辨率可调：可以设置每格 1° / 5° / 10°，灵活性高。

响应更快：旋钮快速转几格，舵机就能快速到位。

支持连续调节：不像按钮那样要一直按着，旋钮转动一圈就能从 0° 到 180°。

耐用性更好：旋转编码器机械寿命通常比按键长。

//main函数中
#include "Encoder.h"
float Angle = 90;     // 初始角度
float lastAngle = -1; // 上一次显示的角度
int main(void)
{
    OLED_Init();
    PWM_Init();
    Encoder_Init();
    
    Servo_SetAngle(Angle); // 初始角度
    
    OLED_ShowString(1,1,"Angle:");
    
    while(1)
    {
        int16_t val = Encoder_Get();   // 获取旋转增量
        if(val != 0)
        {
            Angle += val*5;              // 编码器每跳一下 → 改变 5°
            if(Angle < 0) Angle = 0;
            if(Angle > 180) Angle = 180;
            Servo_SetAngle(Angle);
        }
        
        if(Angle != lastAngle)
        {
            OLED_ShowNum(1, 8, (uint16_t)Angle, 3);
            lastAngle = Angle;
        }
    }
}
//编码器函数
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
/*================= 编码器初始化 =================*/

int16_t Encoder_Count; 
void Encoder_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
    
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
    
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource0);
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource1);
    
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line0|EXTI_Line1;
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd=ENABLE;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
    
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=EXTI0_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=EXTI1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=2;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

int16_t Encoder_Get(void)
{
    int16_t Temp;
    Temp=Encoder_Count;
    Encoder_Count=0;
    return Temp;
}

/*================= 编码器中断服务函数 =================*/
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0)==SET)
    {
        if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_1)==0)
        {
            Encoder_Count--;
        }
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
    }
}
void EXTI1_IRQHandler(void)
{
    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1)==SET)
    {
        if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_0)==0)
        {
            Encoder_Count++;
        }
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);
    }
}

但如此一来旋转编码器需要旋转720°舵机才能旋转180°，如果没有显示屏不太好控制，并且旋转两圈也比较难操作，就想着能否对应编码器旋转360°舵机旋转180。

1.确定编码器的分辨率

绝大多数常见机械旋转编码器是 20 格/圈（detents），有的高分辨率型号可能是 24、30、32 格。

如果是 20 格/圈：旋转 360° → 20 次脉冲。

中断服务函数里 Encoder_Count++ / -- 正好就是在数这些脉冲。

2. 计算换算关系

目标是：

20 格（1 圈） → 180°

那么 每格对应 = 180 ÷ 20 = 9°

如果是 24 格：

24 格（1 圈） → 180°

每格 = 180 ÷ 24 = 7.5°

于是在原有主函数上改遍（我这里的旋转编码器是20格的）

#define ENCODER_STEPS_PER_REV 20   // 编码器分辨率（根据实际修改）
#define SERVO_RANGE_DEG       180  // 舵机可动角度范围

float Angle = 90;     // 初始角度
float lastAngle = -1;

while (1)
{
    int16_t val = Encoder_Get();   // 获取旋转的脉冲数
    if (val != 0)
    {
        Angle += val * (SERVO_RANGE_DEG / ENCODER_STEPS_PER_REV);
        if (Angle < 0) Angle = 0;
        if (Angle > 180) Angle = 180;
        Servo_SetAngle(Angle);
    }

    if (Angle != lastAngle)
    {
        OLED_ShowNum(1, 8, (uint16_t)Angle, 3);
        lastAngle = Angle;
    }
}

3.同理，再加上一个舵机

//#define ENCODER_STEPS_PER_REV 20   // 编码器一圈脉冲数
//#define SERVO_RANGE_DEG       180  // 舵机行程角度

//#include "Encoder.h"
//#include "OLED.h"
//#include "PWM.h"
//#include "Servo.h"

//float Angle1 = 90;  // 舵机1初始角度
//float Angle2 = 90;  // 舵机2初始角度

//float lastAngle1 = -1;
//float lastAngle2 = -1;

//int main(void)
//{
//    OLED_Init();
//    PWM_Init();
//    Encoder_Init();

//    Servo1_SetAngle(Angle1); // 初始角度
//    Servo2_SetAngle(Angle2);

//    OLED_ShowString(1,1,"Servo1:");
//    OL

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