1.项目需求
以下几个事件触发时，垃圾桶自动开盖，并伴随蜂鸣器短响一声，同时 LED 灯闪烁一下，2秒后自动关盖：
- 检测到有人靠近
- 检测到有震动
- 按下按键 KEY1
2.硬件
- STM32单片机最小系统
- 震动传感器模块
- 蜂鸣器模块（低电平触发）
- HC-SR04超声波传感器模块
- SG90舵机模块
- LED灯模块
硬件接线
| STM32 | 震动传感器 | 蜂鸣器 | 超声波传感器 | 舵机 | LED灯 |
|---|---|---|---|---|---|
| PA4 | DO | ||||
| PA6 | I/O | ||||
| PB5 | I/O | ||||
| PB6 | Trig | ||||
| PB7 | Echo | ||||
| PB8 | 负极 | ||||
| 3V3 | VCC | VCC | |||
| 5V | VCC | VCC | |||
| GND | GND | GND | GND | GND |
- 项目框图
3.软件
- led、exti、beep、key、sg90、hcsr04驱动文件添加
- main.c程序
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "uart1.h"
#include "beep.h"
#include "exti.h"
#include "hcsr04.h"
#include "key.h"
#include "sg90.h"#define OPEN 1//宏定义
#define CLOSE 0uint8_t dustbin_status = CLOSE;//定义盖的状态void open_dustbin(void)//开盖函数
{if(dustbin_status == CLOSE)//判断盖的状态，防止手一直放在超声波导致蜂鸣器一直滴{ //如果是盖关闭情况下才执行sg90_angle_set(30); beep_on();led1_on();delay_ms(100);beep_off();led1_off();dustbin_status = OPEN;//此时盖的状态为打开}
}void close_dustbin(void)//关盖函数
{sg90_angle_set(0);beep_off();led1_off();dustbin_status = CLOSE;
}int main(void)
{HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */led_init(); /* 初始化LED灯 */uart1_init(115200);beep_init();exti_init();hcsr04_init();key_init();sg90_init();printf("hello world!\r\n");uint8_t key_num = 0;while(1){ key_num = key_scan();//扫描按键if(key_num == 1 || vibrate_flag_get() == TRUE || hcsr04_get_length() < 10)//条件或，满足一个即可{open_dustbin();delay_ms(2000);vibrate_flag_set(FALSE);}elseclose_dustbin();delay_ms(10);//防止超声波传感器一直获取距离，而导致崩// sg90_angle_set(0);
// delay_ms(1000);
// sg90_angle_set(20);
// delay_ms(1000);
// sg90_angle_set(40);
// delay_ms(1000);
// sg90_angle_set(90);
// delay_ms(1000);
// sg90_angle_set(180);
// delay_ms(1000);// key_num = key_scan(); /* 扫描按键获取按下按键的值 */
// if(key_num == 1) /* 检测到按键1按下 */
// led1_toggle(); /* 翻转LED1 */
//
// if(key_num == 2) /* 检测到按键2按下 */
// led2_toggle(); /* 翻转LED2 */// printf("dis: %.2f\r\n", hcsr04_get_length());
// delay_ms(1000);// if(vibrate_flag_get() == TRUE)
// {
// //那么就点亮LED1两秒，然后熄灭
// led1_on();
// delay_ms(2000);
// led1_off();
// vibrate_flag_set(FALSE);
// }// beep_on();
// delay_ms(500);
// beep_off();
// delay_ms(500);// led1_on();
// led2_off();
// delay_ms(500);
// led1_off();
// led2_on();
// delay_ms(500);}
}- exti.c程序
#include "exti.h"
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"uint8_t vibrate_flag = FALSE; // 检测到震动标志位void exti_init(void)
{GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;//打开时钟__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOA时钟//调用GPIO初始化函数gpio_initstruct.Pin = GPIO_PIN_4; // 震动传感器对应的引脚gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING; // 下降沿触发gpio_initstruct.Pull = GPIO_PULLUP; // 上拉HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_initstruct);HAL_NVIC_SetPriority(EXTI4_IRQn, 2, 0); // 设置EXTI0中断线的优先级HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI4_IRQn); // 使能中断
}void EXTI4_IRQHandler(void)
{HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_4);
}void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{//delay_ms(20);if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_4){if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_4) == GPIO_PIN_RESET)//led1_toggle();vibrate_flag = TRUE;}
}uint8_t vibrate_flag_get(void)
{uint8_t temp = vibrate_flag;vibrate_flag = FALSE;return temp;}void vibrate_flag_set(uint8_t value)
{vibrate_flag = value;
}- exti.h程序
#ifndef __EXTI_H__
#define __EXTI_H__#include "stdint.h"#define TRUE 1
#define FALSE 0void exti_init(void);
uint8_t vibrate_flag_get(void);
void vibrate_flag_set(uint8_t value);#endif- led.c
#include "led.h"
#include "sys.h"//初始化GPIO函数
void led_init(void)
{GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;//打开时钟__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOB时钟//调用GPIO初始化函数gpio_initstruct.Pin = GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9; // 两个LED对应的引脚gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽输出gpio_initstruct.Pull = GPIO_PULLUP; // 上拉gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; // 高速HAL_GPIO_Init(GPIOB, &gpio_initstruct);//关闭LEDled1_off();led2_off();
} //点亮LED1的函数
void led1_on(void)
{HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET); // 拉低LED1引脚，点亮LED1
}//熄灭LED1的函数
void led1_off(void)
{HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET); // 拉高LED1引脚，熄灭LED1
}//翻转LED1状态的函数
void led1_toggle(void)
{HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_8);
}//点亮LED2的函数
void led2_on(void)
{HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET); // 拉低LED2引脚，点亮LED2
}//熄灭LED2的函数
void led2_off(void)
{HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET); // 拉高LED2引脚，熄灭LED2
}//翻转LED2状态的函数
void led2_toggle(void)
{HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_9);
}- led.h
#ifndef __LED_H__
#define __LED_H__void led_init(void);
void led1_on(void);
void led1_off(void);
void led1_toggle(void);
void led2_on(void);
void led2_off(void);
void led2_toggle(void);#endif- beep.c
#include "beep.h"
#include "sys.h"//初始化GPIO函数
void beep_init(void)
{GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;//打开时钟__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOB时钟//调用GPIO初始化函数gpio_initstruct.Pin = GPIO_PIN_5; // 蜂鸣器对应的引脚PB5gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽输出gpio_initstruct.Pull = GPIO_PULLUP; // 上拉gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; // 高速HAL_GPIO_Init(GPIOB, &gpio_initstruct);//关闭蜂鸣器beep_off();
}//打开蜂鸣器的函数
void beep_on(void)
{HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET); // 拉低蜂鸣器引脚，打开蜂鸣器
}//关闭蜂鸣器的函数
void beep_off(void)
{HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET); // 拉高蜂鸣器引脚，关闭蜂鸣器
}- beep.h
#ifndef __BEEP_H__
#define __BEEP_H__void beep_init(void);
void beep_on(void);
void beep_off(void);#endif- hcsr04.c
#include "hcsr04.h"
#include "delay.h"TIM_HandleTypeDef tim2_handle = {0};//定时器初始化函数
void tim2_init(void)
{tim2_handle.Instance = TIM2;tim2_handle.Init.Prescaler = 72 - 1;tim2_handle.Init.Period = 65536 - 1;tim2_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;tim2_handle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;HAL_TIM_Base_Init(&tim2_handle);
}//msp函数
void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if(htim->Instance == TIM2){__HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();}
}void tim2_start(void)
{HAL_TIM_Base_Start(&tim2_handle);
}void tim2_stop(void)
{HAL_TIM_Base_Stop(&tim2_handle);
}uint16_t tim2_get_cnt(void)
{return __HAL_TIM_GetCounter(&tim2_handle);
}void tim2_set_cnt(uint16_t val)
{__HAL_TIM_SetCounter(&tim2_handle, val);
}void hcsr04_gpio_init(void)
{GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;//打开时钟TRIG_GPIO_CLK_ENABLE();ECHO_GPIO_CLK_ENABLE();//初始化Trig引脚gpio_initstruct.Pin = TRIG_PIN;gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; gpio_initstruct.Pull = GPIO_NOPULL; gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(TRIG_PORT, &gpio_initstruct);gpio_initstruct.Pin = ECHO_PIN;gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; HAL_GPIO_Init(ECHO_PORT, &gpio_initstruct);
}void hcsr04_init(void)
{tim2_init();hcsr04_gpio_init();
}float hcsr04_get_length(void)
{uint16_t total_time = 0;float distance = 0;//1. Trig，给Trig端口至少10us的高电平TRIG_HIGH();delay_us(15);TRIG_LOW();//2. Echo引脚，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(ECHO_STATUS() == GPIO_PIN_RESET);tim2_start();tim2_set_cnt(0);//3. Echo，由高电平跳转回低电平，表示波回来了//波回来的那一下，我们开始停止定时器，计算出中间经过多少时间while(ECHO_STATUS() == GPIO_PIN_SET);tim2_stop();//4. 计算出中间经过多少时间total_time = tim2_get_cnt();//5. 距离 = 速度（343m/s） * 时间 / 2distance = total_time * 0.01715;return distance;
}- hcsr04.h
#ifndef __HCSR04_H__
#define __HCSR04_H__#include "sys.h"#define TRIG_PORT GPIOB
#define TRIG_PIN GPIO_PIN_6
#define TRIG_GPIO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
#define TRIG_HIGH() HAL_GPIO_WritePin(TRIG_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_SET)
#define TRIG_LOW() HAL_GPIO_WritePin(TRIG_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_RESET)#define ECHO_PORT GPIOB
#define ECHO_PIN GPIO_PIN_7
#define ECHO_GPIO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
#define ECHO_STATUS() HAL_GPIO_ReadPin(ECHO_PORT, ECHO_PIN)void hcsr04_init(void);
float hcsr04_get_length(void);#endif- key.c
#include "key.h"
#include "delay.h"//初始化GPIO
void key_init(void)
{GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;//打开时钟__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOA时钟//调用GPIO初始化函数gpio_initstruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1; // 两个KEY对应的引脚gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; // 输入gpio_initstruct.Pull = GPIO_PULLUP; // 上拉gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; // 高速HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_initstruct);
}//按键扫描函数
uint8_t key_scan(void)
{//检测按键是否按下if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET){//消抖delay_ms(10);//再次判断按键是否按下if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET){//如果确实是按下的状态，等待按键松开while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET);//返回按键值return 1;}}//检测按键是否按下if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET){//消抖delay_ms(10);//再次判断按键是否按下if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET){//如果确实是按下的状态，等待按键松开while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET);//返回按键值return 2;}}//返回默认值return 0;
}- key.h
#ifndef __KEY_H__
#define __KEY_H__#include "sys.h"void key_init(void);
uint8_t key_scan(void);#endif- sg90.c
#include "sg90.h"TIM_HandleTypeDef tim3_handle = {0};
// init函数
void tim3_init(void)
{TIM_OC_InitTypeDef pwm_config = {0};tim3_handle.Instance = TIM3;tim3_handle.Init.Prescaler = 7200 - 1;tim3_handle.Init.Period = 200 - 1;tim3_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;HAL_TIM_PWM_Init(&tim3_handle);pwm_config.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;pwm_config.Pulse = 100;pwm_config.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&tim3_handle, &pwm_config, TIM_CHANNEL_1);HAL_TIM_PWM_Start(&tim3_handle, TIM_CHANNEL_1);
}//msp函数
void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if(htim->Instance == TIM3){GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;//打开时钟__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOB时钟__HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();//调用GPIO初始化函数gpio_initstruct.Pin = GPIO_PIN_6; // 两个LED对应的引脚gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; // 推挽输出gpio_initstruct.Pull = GPIO_PULLUP; // 上拉gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; // 高速HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_initstruct);}
}//修改CCR值的函数
void tim3_compare_set(uint16_t val)
{__HAL_TIM_SET_COMPARE(&tim3_handle, TIM_CHANNEL_1, val);
}void sg90_init(void)
{tim3_init();
}void sg90_angle_set(uint16_t angle)
{uint16_t CCRx = (1.0 / 9.0) * angle + 5.0;tim3_compare_set(CCRx);
}- sg90.h
#ifndef __SG90_H__
#define __SG90_H__#include "sys.h"void sg90_init(void);
void sg90_angle_set(uint16_t angle);#endif4.实物效果
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