stm32再实现感应开关盖垃圾桶

一、项目需求

检测靠近时，垃圾桶自动开盖并伴随滴一声，2秒后关盖
发生震动时，垃圾桶自动开盖并伴随滴一声，2秒后关盖
按下按键时，垃圾桶自动开盖并伴随滴一声，2秒后关盖

硬件清单

SG90 舵机，超声波模块，震动传感器，蜂鸣器

硬件介绍

PWM 波的频率不能太高，大约 50HZ ，即周期 =1/ 频率 =1/50=0.02s ， 20ms 左右。

sg90舵机

PWM 波的频率不能太高，大约 50HZ ，即周期 =1/ 频率 =1/50=0.02s ， 20ms 左右。

角度控制

PWM的有效电平为高电平

0.5ms-------------0 度； 2.5% 对应函数中 CCRx 为5， 对应函数中占空比为5%

1.0ms------------45 度； 5.0% 对应函数中 CCRx 为10， 对应函数中占空比为10%

1.5ms------------90 度； 7.5% 对应函数中 CCRx 为15， 对应函数中占空比为15%

2.0ms-----------135 度； 10.0% 对应函数中 CCRx 为20， 对应函数中占空比为20%

2.5ms-----------180 度； 12.5% 对应函数中 CCRx 为25， 对应函数中占空比为25%

震动传感器

产生震动时，会输出低电平，绿色指示灯亮（开关信号指示灯）

蜂鸣器

低电平触发

超声波传感器

怎么让它发送波

        Trig ，给 Trig 端口至少 10us 的高电平

怎么知道它开始发了

        Echo信号，由低电平跳转到高电平，表示开始发送波

怎么知道接收了返回波

        Echo，由高电平跳转回低电平，表示波回来了

怎么算时间

        Echo引脚维持高电平的时间！

波发出去的那一下，开始启动定时器

        波回来的拿一下，我们开始停止定时器，计算出中间经过多少时间

怎么算距离

        距离 = 速度（ 340m/s ） * 时间 /2

二、使用STM32控制舵机SG90

已知，舵机的驱动要使用周期20ms左右的PWM波，并通过调整占空比x来控制舵机的角度：

那如果我现在想要让舵机每隔1S转动一个角度，使得角度为0，45，90，135，180，0度。

那就可以使用我上节实现呼吸灯的CubeMX项目，对其进行修改：

1. 由于舵机中角度的计算是和高电平占周期的比例来换算的，所以要将CH Polarity改为High

2. 由于舵机需要的PWM的周期是20ms，则可以设置PSC = 7199, ARR = 199，这样当Tclk = 72M时，周期正好是0.02s，即20ms。

3. 这就设置好了，更新项目并打开Keil，修改main.c中的main函数，根据公式：

我选用的时钟源为 72 MHz，因此将预分频系数（PSC）设置为7200-1 = 7199，分频后为 10000Hz，将装载值设置为（ARR） 200-1 = 199，所以得到 50Hz 的频率，即20ms的周期。

占空比计算：CCRx / ARR

	HAL_TIM_PWM_Start(&htim4,TIM_CHANNEL_3);
  
  while (1)
  {

		HAL_Delay(1000);
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_3, 5);//设置CCRx为5，占空比为2.5  *  20ms =   0.5s
		HAL_Delay(1000);
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_3, 10);//设置CCRx为10，占空比为5%   *  20ms =1s
		HAL_Delay(1000);
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_3, 15);//设置CCRx为15，占空比为7.5%    *  20ms =1.5s
		HAL_Delay(1000);
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_3, 20);//设置CCRx为20，占空比为10%  *  20ms =2s
		HAL_Delay(1000);
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_3, 25);//设置CCRx为25，占空比为12.5%  *  20ms =  2.5s

  }

三、使用STM32控制无线测距模块HC-SR04

需求：

使用超声波测距，当手离传感器距离小于 5cm 时， LED1 点亮，否则保持不亮状态。

接线：

Trig --- PB6 设置成GPIO_output（ Trig是单片机发给HCSR04的信号）

Echo --- PB7 设置成GPIO_input（ Echo是HCSR04发回单片机的信号）

LED1 --- PB8

1.由于要测距离，根据超声波传感器的原理，需要用到一个定时器来算距离，故需要使用一个TIM2，并且只用来作为计数功能，并软件控制何时停止计数，因此只需要设置TIM2的PSC而不需要设置ARR

计数一次经过的时间是（PSC + 1) / Tclk , 因此如果我想要计数1微秒，即0.000001s, 已知Tclk = 72 MHz，那么PSC就应该设置为 71。然后在main.c中就可以定义出一个实现微秒级延时的函数：
//使用TIM2来做us级延时函数
void TIM2_Delay_us(uint16_t n_us)
{
/* 使能定时器2计数 */
__HAL_TIM_ENABLE(&htim2);
__HAL_TIM_SetCounter(&htim2, 0);
while(__HAL_TIM_GetCounter(&htim2) < ((1 * n_us)-1) );
/* 关闭定时器2计数 */
__HAL_TIM_DISABLE(&htim2);
}

然后根据echo和trig的状态设置GPIO口的引脚模式即可（Trig是单片机发给HCSR04的信号，Echo是HCSR04发回单片机的信号）

2.代码实现

//使用TIM2来做us级延时函数
void TIM2_Delay_us(uint16_t n_us)
{
	/* 使能定时器2计数 */
	__HAL_TIM_ENABLE(&htim2);
	__HAL_TIM_SetCounter(&htim2, 0);
	while(__HAL_TIM_GetCounter(&htim2) < ((1 * n_us)-1) );
	/* 关闭定时器2计数 */
	__HAL_TIM_DISABLE(&htim2);
}


int main(void)
{
	int cnt = 0;
	float distance = 0;
 
  while (1)
  {

		//1. Trig ，给Trig端口至少10us的高电平
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET);//Trig拉低
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);//Trig拉高
		TIM2_Delay_us(20);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET);//Trig拉低
		//2. echo由低电平跳转到高电平，表示开始发送波
		//波发出去的那一下，开始启动定时器
		while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_7) == GPIO_PIN_RESET);//等待输入电平拉高
		HAL_TIM_Base_Start(&htim2);
		__HAL_TIM_SetCounter(&htim2,0); //将TIM2的计数器置0
		//3. 由高电平跳转回低电平，表示波回来了
		while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_7) == GPIO_PIN_SET);//等待输入电平变低
		//波回来的那一下，我们开始停止定时器
		HAL_TIM_Base_Stop(&htim2);
		//4. 计算出中间经过多少时间
		cnt = __HAL_TIM_GetCounter(&htim2);//求出计了多少次，由于计数一次经过的时间是1us
		//5. 距离 = 速度 （340m/s）* 时间/2（计数1次表示1us）
		distance = cnt*340/2*0.000001*100; //单位：cm
		if(distance < 5)
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);
		else
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);
		//每500毫秒测试一次距离
		HAL_Delay(500);
}

四、将SG90与HC-SR04合并

由于HC-SR04为测距离已经使用了一个定时器Timer2，而SG90的PWM波的生成也需要使用定时器，所以只能从STM32的其他未使用的定时器查找，使用产品手册查询得知

Timer3的4个通道的默认引脚为PA6、PA7、PB0、PB1，复用引脚为PC6-9（此开发板没有这几个引脚，故无法使用）

Timer4同理

int cnt = 0;
float distance = 0;


//使用TIM2来做us级延时函数
void TIM2_Delay_us(uint16_t n_us)
{
	/* 使能定时器2计数 */
	__HAL_TIM_ENABLE(&htim2);
	__HAL_TIM_SetCounter(&htim2, 0);
	while(__HAL_TIM_GetCounter(&htim2) < ((1 * n_us)-1) );
	/* 关闭定时器2计数 */
	__HAL_TIM_DISABLE(&htim2);
}
void init_SG90()
{
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim4, TIM_CHANNEL_4); //打开Timer4的4号Channe
	__HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_4, 5); //将舵机置为0度
	
}

void Open_dustbin()
{
	__HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_4, 15); //将舵机置为90度
	HAL_Delay(2000);
	
}

void Close_dustbin()
{
	__HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_4, 5); //将舵机置为0度
	HAL_Delay(150);
}


void deal_distance()
{
	 
		//1. Trig ，给Trig端口至少10us的高电平
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET);//Trig拉低
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);//Trig拉高
		TIM2_Delay_us(20);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET);//Trig拉低
		//2. echo由低电平跳转到高电平，表示开始发送波
		//波发出去的那一下，开始启动定时器
		while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_7) == GPIO_PIN_RESET);//等待输入电平拉高
		HAL_TIM_Base_Start(&htim2);
		__HAL_TIM_SetCounter(&htim2,0); //将TIM2的计数器置0
		//3. 由高电平跳转回低电平，表示波回来了
		while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_7) == GPIO_PIN_SET);//等待输入电平变低
		//波回来的那一下，我们开始停止定时器
		HAL_TIM_Base_Stop(&htim2);
		//4. 计算出中间经过多少时间
		cnt = __HAL_TIM_GetCounter(&htim2);//求出计了多少次，由于计数一次经过的时间是1us
		//5. 距离 = 速度 （340m/s）* 时间/2（计数1次表示1us）
		distance  = cnt*340/2*0.000001*100; //单位：cm
		
		if(distance < 5)
		{
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);//点亮LED
			Open_dustbin();//开盖
		}
		else
		{
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);//熄灭LED
			Close_dustbin();//关盖
		}

}	


int main(void)
{
  
	init_SG90();
  
  while (1)
  {
		deal_distance();
		
  }

}

上述代码在逻辑上没啥问题，只是电机因为超声波传感器检测不当而引起的旋转异常，还有可能因为开关盖时冲突而导致的快速旋转或者抽搐，将在下文寻找解决办法（最终发现是时钟未设置好，要设置成72MHz的频率）

五、感应开关盖垃圾桶实现

超声波模块：

Trig -- PB6 output

Echo -- PB7 input

sg90 舵机： PWM -- PB9 Timer4channel4PWM控制

按键：

KEY1 -- PA0 开盖exti0

KEY2 -- PA1 关盖exti1

LED 灯：

LED1 -- PB8

震动传感器：

D0 -- PB5 exti5

VCC -- 5V

蜂鸣器：

IO -- PB4 output

VCC -- 3V3

按键和振动传感器设置为下降沿触发

打开中端

#define OPEN 1
#define CLOSE 0

char flag = CLOSE;

void TIM2_Delay_us(uint16_t n_us)
{
	/* 使能定时器2计数 */
	__HAL_TIM_ENABLE(&htim2);
	__HAL_TIM_SetCounter(&htim2, 0);
	while(__HAL_TIM_GetCounter(&htim2) < ((1 * n_us)-1) );
	/* 关闭定时器2计数 */
	__HAL_TIM_DISABLE(&htim2);
}
void init_SG90()
{
	
		HAL_TIM_PWM_Start(&htim4, TIM_CHANNEL_4); //打开Timer4的4号Channe
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_4, 5); //将舵机置为0度
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);//熄灭LED
	
}

void Open_dustbin()
{
	if(flag == CLOSE)
	{
		flag = OPEN;
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_4, 15); //将舵机置为90度
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);//打开LED
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);//蜂鸣器响应
		HAL_Delay(100);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);//蜂鸣器关闭
	}
	HAL_Delay(2000);
}

void Close_dustbin()
{
	flag = CLOSE;
	__HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_4, 5); //将舵机置为0度
	HAL_Delay(150);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);//熄灭LED
}


double get_distance()
{
		int cnt=0;
		//1. Trig ，给Trig端口至少10us的高电平
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);//Trig拉高
		TIM2_Delay_us(20);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET);//Trig拉低
		//2. echo由低电平跳转到高电平，表示开始发送波
		//波发出去的那一下，开始启动定时器
		while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_7) == GPIO_PIN_RESET);//等待输入电平拉高
		HAL_TIM_Base_Start(&htim2);
		__HAL_TIM_SetCounter(&htim2,0); //将TIM2的计数器置0
		//3. 由高电平跳转回低电平，表示波回来了
		while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_7) == GPIO_PIN_SET);//等待输入电平变低
		//波回来的那一下，我们开始停止定时器
		HAL_TIM_Base_Stop(&htim2);
		//4. 计算出中间经过多少时间
		cnt = __HAL_TIM_GetCounter(&htim2);//求出计了多少次，由于计数一次经过的时间是1us
		//5. 距离 = 速度 （340m/s）* 时间/2（计数1次表示1us）
		return (cnt*340/2*0.000001*100); //单位：cm

}	

int main(void)
{
	float distance = 0;

	init_SG90();
	HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn,0,0);
	
  while (1)
  {
		get_distance();
		if(distance < 5)
		{
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);//点亮LED
			Open_dustbin();//开盖
		}
		else
		{
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);//熄灭LED
			Close_dustbin();//关盖
		}	
  }
}