STM32 出租车计价器系统设计（一） 江科大源码改写

news2024/12/12 11:24:32

STM32 出租车计价器系统设计

功能目标

驱动步进电机模拟车轮旋转，并实现调速功能。
设置车轮周长和单价，检测车轮转速和运转时间。
计算并显示行驶里程和价格。

硬件材料

28BYJ48 五线四相步进电机和 ULN2003 驱动板模块
测速传感器模块
嵌入式小系统STM32
电源模块

在这里插入图片描述

出租车计费规则假设：

unit_price：设置每圈的价格为 1 元。
distance_of_qibu：设定起步距离为 1000cm，起步价为 7.5 元。
price、distance：分别用于存储当前价格和行驶距离，初始值为 0。
circumference：假设车轮周长为 200cm

float unit_price = 1;
int distance_of_qibu = 1000;
float price = 0;
float distance = 0;
float circumference = 200;

OLED 显示初始化内容

OLED_ShowString(1, 1, "Speed:");
OLED_ShowString(2, 1, "unit_price:");
OLED_ShowString(2, 14, "r");
OLED_ShowString(3, 1, "distance:");
OLED_ShowString(4, 1, "price:");

while中 OLED更新显示

OLED_ShowNum(1, 12, Speed - 1, 3);
OLED_ShowNum(2, 13, unit_price, 1);
OLED_ShowNum(3, 10, distance, 5);
OLED_ShowFNum(4, 10, price, 4, 2);

OLED 界面
在这里插入图片描述

电机驱动

主要就是步进电机的控制，单片机IO口驱动能力较差，所以需要驱动模块
这里使用 ULN2003 驱动 步进电机28BYJ48

电机驱动代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "Key.h"
#include "Stepper.h"

uint8_t STEP;	// 用于存储电机正在走过的整步编号
/**
  * @brief  步进电机输出端GPIO初始化函数
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Stepper_GPIOInit(void)
{
	// 选择PA0,PA1,PA2,PA3分别为相A,B,C,D的输出
	RCC_APB2PeriphClockCmd(Stepper_CLK, ENABLE);
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;	// 推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = Stepper_LA | Stepper_LB | Stepper_LC | Stepper_LD;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(Stepper_Output_GPIO, &GPIO_InitStruct);
	
	GPIO_ResetBits(Stepper_Output_GPIO, Stepper_LA | Stepper_LB | Stepper_LC | Stepper_LD);
}

/**
  * @brief  电机停转函数
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Stepper_Stop(void)
{
	GPIO_ResetBits(Stepper_Output_GPIO, Stepper_LA | Stepper_LB | Stepper_LC | Stepper_LD);
}

/**
  * @brief  4拍单相整步驱动函数
  * @param  StepNum 	整步编号，0~3对应A~D
  * @param	Delay_Time_xms 		每步旋转后延时时间x ms，用于控制步进电机速度（一般需大于等于2）
  * @retval 无
  */
void Stepper_SingleStep(uint8_t StepNum, uint16_t Delay_Time_xms)
{
	switch(StepNum)
	{
		case 0:		// A
			GPIO_WriteBit(Stepper_Output_GPIO, Stepper_LA, Bit_SET);
			GPIO_WriteBit(Stepper_Output_GPIO, Stepper_LB | Stepper_LC | Stepper_LD, Bit_RESET);
		break;
		case 1:		// B
			GPIO_WriteBit(Stepper_Output_GPIO, Stepper_LB, Bit_SET);	
			GPIO_WriteBit(Stepper_Output_GPIO, Stepper_LA | Stepper_LC | Stepper_LD, Bit_RESET);
		break;			
		case 2:		// C
			GPIO_WriteBit(Stepper_Output_GPIO, Stepper_LC, Bit_SET);	
			GPIO_WriteBit(Stepper_Output_GPIO, Stepper_LA | Stepper_LB | Stepper_LD, Bit_RESET);
		break;
		case 3:		// D
			GPIO_WriteBit(Stepper_Output_GPIO, Stepper_LD, Bit_SET);
			GPIO_WriteBit(Stepper_Output_GPIO, Stepper_LA | Stepper_LB | Stepper_LC, Bit_RESET);
		break;
		default: break;
	}
	Delay_ms(Delay_Time_xms);	// 延时，控制电机速度
	Stepper_Stop();				// 断电，防止电机过热
}

/**
  * @brief  步进电机按步旋转
  * @param  direction		电机旋转方向，可以是Foreward（正传）或者Reversal（反转）
  * @param	step			电机转过的步数
  * @param	Delay_Time_xms	每步旋转后延时时间x ms，用于控制步进电机速度（一般需大于等于2）
  * @retval 无
  */
void Stepper_RotateByStep(RotDirection direction, uint32_t step, uint16_t Delay_Time_xms)
{
	
	for (uint32_t i = 0; i < step; i ++)
	{
		if (direction == Foreward)	// 电机正传
		{
			STEP ++;
			if (STEP > 3)
			{
				STEP = 0;
			}
		}
		else if (direction == Reversal)	// 电机反转
		{
			if (STEP < 1)
			{
				STEP = 4;
			}
			STEP --;
		}
		Stepper_SingleStep(STEP, Delay_Time_xms);
		
	
		
	}

}

/**
  * @brief  步进电机按整数圈旋转
  * @param  direction		电机旋转方向，可以是Foreward（正传）或者Reversal（反转）
  * @param  Loop			电机旋转的圈数
  * @param  Delay_Time_xms	每步旋转后延时时间x ms，用于控制步进电机速度（一般需大于等于2）
  * @retval 
  */
int Stepper_RotateByLoop(RotDirection direction, uint32_t Loop, uint16_t Delay_Time_xms)
{

	Stepper_RotateByStep(direction, Loop * 2048, Delay_Time_xms);
	return Loop;
}


#ifndef __STEPPER_H_
#define __STEPPER_H_

// 电机的旋转方向
typedef enum 
{
	Foreward = 0,
	Reversal = 1
} RotDirection;

// 需要使用其他端口时，只需要更改以下的宏定义即可
// 这里需要保证四个输出端口同属一个GPIO
// 如果不能满足这一点，需要更改Stepper.c中初始化函数Stepper_Init和Stepper_RotateByStep中的一些变量名称
// 这里的宏定义是为了提高程序的可读性和可移植性，但使用stm32f10x.h中定义的原始名称也未尝不可
#define		Stepper_CLK				RCC_APB2Periph_GPIOA
#define		Stepper_Output_GPIO		GPIOA
#define 	Stepper_LA				GPIO_Pin_0
#define 	Stepper_LB				GPIO_Pin_1
#define 	Stepper_LC				GPIO_Pin_2
#define 	Stepper_LD				GPIO_Pin_3

void Stepper_GPIOInit(void);
void Stepper_Stop(void);
void Stepper_SingleStep(uint8_t StepNum, uint16_t Delay_Time_xms);
void Stepper_RotateByStep(RotDirection direction, uint32_t step, uint16_t Delay_Time_xms);
int Stepper_RotateByLoop(RotDirection direction, uint32_t Loop, uint16_t Delay_Time_xms);

#endif

上面是电机驱动.c .h文件 接线也很简单 看宏定义就可以，想要具体原理，可以看网上的资料

用杜邦线接线真的很麻烦，后面准备简单画一个PCB
在这里插入图片描述

通过按键实现电机调速，这边加上按键中断会比较好。因为步进电机的简单代码中，会有延时函数，导致按键没有被读到。
也可以通过PWM控制电机进行调速。

有问题可以私聊我

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