STM32單片機仿真開發(fā)實例 課件 第5篇 拓展篇

5.1LCD1602顯示器的使用能力目標：

掌握LCD1602顯示器的驅動方法，能編寫簡單的LCD1602驅動程序。任務要求：仿真電路如圖所示，要求在屏幕第一行顯示“Helloworld!”。5.1.1液晶顯示屏與LCD1602為了能夠顯示更加豐富的信息，單片機電路設計中往往會使用到液晶顯示屏。這里我們?yōu)榇蠹医榻B一種極具性價比的單色液晶顯示屏——LCD1602，如圖所示。這種液晶顯示屏能夠顯示2行、16字符/行，共計32個5×7或者5×11的點陣字符，目前市面上大多數LCD1602顯示屏都是采用了HD44780液晶顯示芯片，當然無論采用了哪種液晶顯示芯片，操作方式大同小異。（1）LCD1602的引腳定義LCD1602采用標準的16腳接口，詳見表。引腳編號功能說明1VSS接電源負極2VDD電源正極（+5V/+3.3V）3VEE液晶顯示器對比度調節(jié)引腳，電壓越接近于VDD則對比度越低，相反電壓越接近于VSS（0）則對比度越高。4RS（RegisterSelect）寄存器選擇引腳，高電平時選擇數據寄存器，低電平時選擇指令寄存器。5RW（Read/Write）讀/寫信號引腳，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。6E（Enable）使能引腳，高電平時讀取信息，下降沿時執(zhí)行指令。7～14D0～D78位數據總線，D0為最低位，D7為最高位。15ALCD背光源正極16KLCD背光源負極（2）LCD1602的存儲器LCD1602內置DDRAM（DisplayDataRAM，顯示數據隨機存儲器）、CGRAM（CharacterGeneratorRAM，字符發(fā)生隨機存儲器）和CGROM（CharacterGeneratorROM，字符發(fā)生只讀存儲器）。其中DDRAM用于指定顯示字符的位置，只需將需要顯示的字符送至相應的DDRAM地址即可在屏幕上顯示，詳見下表。顯示位置123456…1516DDRAM地址第一行80H81H82H83H84H85H…8EH8FH第二行C0HC1HC2HC3HC4HC5H…CEHCFHCGRAM用于由用戶自定義字模，而CGROM則已經內置了160個常用字模，包括ASCII碼、日文假名和希臘字母。由于本書只涉及到ASCII碼的顯示，具體編寫程序的時候無須了解CGRAM和CGROM的知識，因此本節(jié)不作過多的介紹。（3）LCD1602的控制指令LCD1602共有11條控制指令，如表所示。序號指令RSRWD7D6D5D4D3D2D1D01復位00000000012光標歸位000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關控制0000001DCB5光標/字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置CGRAM地址0001CGRAM地址8置DDRAM地址001DDRAM地址9忙標志/地址計數器01BF由最后寫入的DDRAM或CGRAM設置指令設置的DDRAM/CGRAM地址10CGRAM/DDRAM寫數據10寫入1個字節(jié)的數據11CGRAM/DDRAM讀數據11讀取1個字節(jié)的數據●指令1：顯示屏復位指令，清除顯示屏所有顯示字符，并且光標回到第一行第一個字符位置；●指令2：光標歸位指令，光標回到第一行第一個字符位置；●指令3：置輸入模式指令，其中I/D位為光標移動方向，0表示左移，1表示右移，S位為所有字符是否左移或者右移，0表示否，1表示是；●指令4：顯示開/管控制指令，其中D位控制所有字符是否顯示，0表示關顯示，1表示開顯示，C位控制光標是否顯示，0表示關顯示，1表示開顯示，B位控制光標是否閃爍，0表示不閃爍，1表示閃爍；●指令5：光標和字符移位指令，位S/C為光標和字符移位控制位，0表示僅光標移動，1表示光標和字符都移動，位R/L為移動方向控制位，0表示左移，1表示右移；●指令6：功能設置指令，位DL為總線模式控制位，0表示8位總線模式，1表示4位總線模式，N為顯示行數控制位，0表示單行顯示，1表示雙行顯示，F為字符點陣模式控制位，0表示5×7點陣字符，1表示5×11點陣字符；●指令7：CGRAM地址設置指令，設置6位的CGRAM地址以讀寫數據；●指令8：DDRAM地址設置指令，設置7位的DDRAM地址以讀寫數據；●指令9：讀忙信號與地址計數器返回值指令，BF返回液晶屏當前狀態(tài)，返回0時表示液晶屏正忙，返回1時表示液晶屏就緒可以進一步操作，D6～D0共計7位為讀取的地址計數器的內容；●指令10：CGRAM/DDRAM寫數據指令，用于向CGRAM寫入用戶自定義字模，或者用于向指定DDRAM地址寫入顯示字符從而在液晶屏相應位置進行顯示；●指令11：CGRAM/DDRAM讀數據指令，讀取CGRAM或者DDRAM中的數據。5.1.2任務程序的編寫本次任務用到的GPIO引腳比較多，為避免混淆不妨給每個GPIO引腳添加用戶標簽（UserLabel）?？紤]到代碼的可移植性，這里將LCD1602相關的功能代碼全部封裝成函數并歸入頭文件“LCD1602.h”，然后在主文件“main.c”中進行調用。（現場操作演示…）技能訓練：

修改程序，在液晶屏第二行以0.5秒周期循環(huán)遞增顯示0~99。Tobecontinued...5.2串行E2PROMAT24C02的使用能力目標：

在了解I2C總線通信規(guī)則的基礎上，掌握讀寫E2PROM芯片AT24C02一個字節(jié)的使用方法，并能編寫相應的STM32程序。任務要求：仿真電路如圖所示，STM32單片機能將由串口收到的1個字節(jié)數據存入到AT24C02的首地址；按下按鈕BTN1，單片機將存儲在AT24C02首地址的1個字節(jié)數據通過串口發(fā)送。串口通信參數是波特率19200bps、無校驗。5.3.1I2C總線簡介(1)概述I2C（Inter-IntegratedCircuit）總線是目前主流的芯片間總線接口技術之一。I2C總線屬于多主總線，每一個節(jié)點都可以設定唯一的地址，I2C總線連接示意圖如圖所示。向總線發(fā)送數據的設備作為發(fā)送器，而從總線接收數據的設備則作為接收器，通過沖突檢測和仲裁可以防止總線上數據傳輸發(fā)生錯誤。目前I2C總線具有三種傳輸速率，①標準模式（1980年提出）為100kbps、②快速模式（1992年提出）為400kbps、③高速模式（1998年提出，并與2001年修訂）可達3.4Mbps。I2C總線只有①時鐘信號線SCL與②雙向數據線SDA兩根，如上圖所示，SCL與SDA被上拉至電源VCC，也就是說I2C總線處于“空閑”狀態(tài)時SCL、SDA均為高電平。（2）通信時序I2C通信時序分為發(fā)送器啟動/停止通信、數據位傳送、接收器返回響應信號三種。①發(fā)送器啟動/停止通信(a)啟動通信(b)停止通信②數據位傳送在SCL處于高電平期間，SDA必須保持穩(wěn)定，SDA低電平表示數據0、高電平表示數據1，只有在SCL處于低電平期間，SDA才能改變電平狀態(tài)。③接收器返回響應信號數據發(fā)送器可以連續(xù)發(fā)送多個字節(jié)數據，但是每發(fā)送一個字節(jié)（8個位）數據，數據接收器必須返回一位響應信號。響應信號位若為低電平則規(guī)定為應答響應位（簡稱ACK），表示數據接收器接收該字節(jié)數據成功；響應信號位若為高電平則規(guī)定為非應答響應位（簡稱NACK），表示數據接收器接收該字節(jié)數據失敗。如果數據接收器是主機，則在它收到最后一個字節(jié)數據后，返回一個非應答位，通知數據發(fā)送器結束數據發(fā)送，接著主機向總線發(fā)送一個停止通信信號結束通信過程。5.3.2AT24C02簡介（1）芯片概述AT24Cxx是美國Atmel公司出品的串行E2PROM系列芯片，xx表示不同的容量。比如本次任務用到的AT24C02，表示其總容量為2KBits（256Bytes）。AT24C02的工作電壓范圍為1.8V~6.0V，能適應目前市面上主流的3.3V和5.0V工作電壓的單片機。值得注意的是，工作電壓越高，相應的工作頻率也越高，典型工作電壓3.3V和5.0V對應的工作頻率分別是標準模式100kHz和快速模式400kHz。8個引腳的功能如下表。其中，引腳1~3參與構成AT24C02在I2C總線上的地址。地址高四位固定1010B，低四位最低位在總線“寫”命令中固定為0，在總線“讀”命令中固定位1，余下三位就由引腳1~3的電平決定。換言之，同一條I2C總線上，最多只能掛載8個AT24C02。引腳序號名稱功能引腳序號名稱功能8VCC電源正極5SDA雙向數據線4GND電源負極1A0地址線（低位）7WP空引腳2A1地址線（中間位）6SCL時鐘輸入線3A2地址線（高位）（2）芯片的讀寫時序AT24C02的讀寫方式有：①寫入字節(jié)（ByteWrite）、②寫入頁（PageWrite）、③讀當前地址（CurrentAddressRead）、④隨機讀取（RandomRead）和⑤連續(xù)讀?。⊿equentialRead）五種方式。這里僅介紹寫入字節(jié)和隨機讀取兩種。①寫入字節(jié)時序寫入字節(jié)即向AT24C02寫入一個字節(jié)。②隨機讀取時序5.3.3任務程序的編寫STM32F103R6本身自帶一個I2C通信模塊，但是在實際應用中也有一部分工程師會選擇使用GPIO引腳模擬I2C的時序，這樣做的好處是程序代碼便于在不同的處理器上進行移植。工程圖形化配置中，GPIO引腳的分配如圖5-12所示，用PB6、PB7分別模擬I2C總線的時鐘線SCL、數據線SDA。程序采用典型的模塊化設計方式，將I2C總線時序模擬和AT24C02操作代碼分別寫在“vI2C.h”、“AT24C02.h”兩個頭文件中。

（現場操作演示…）技能訓練（選做）：

將原圖中AT24C02的地址線A0、A1、A2分別接到高電平，重新完成本次任務。Tobecontinued...5.3串行OLED顯示器的使用能力目標：

在了解I2C總線通信規(guī)則的基礎上，掌握使用OLED顯示器顯示常用字符的方法，并能編寫相應的STM32程序。任務要求：仿真電路如圖所示，要求在屏幕第一行顯示“Helloworld!”，在屏幕第二行顯示一個動態(tài)循環(huán)遞增的二位十進制數字0~99，數字變化的時間間隔為0.5秒。5.3.1OLED顯示器簡介（1）OLED技術概述OLED（OrganicLight-EmittingDiode，有機發(fā)光二極管），顧名思義，其本質上是一種特殊的發(fā)光二極管，是一種利用多層有機薄膜結構產生電致發(fā)光的器件。與LCD顯示器相比，OLED顯示器技術更加新穎，具備外形輕薄、亮度高、功耗低、響應快、清晰度高、柔性好、發(fā)光效率高等優(yōu)點，目前在手機屏幕、計算機顯示器、游戲掌機屏幕等領域均有廣泛應用。（2）OLED12864顯示器OLED12864是一種單色顯示的小尺寸顯示器，屏幕尺寸僅0.96吋，具有128×64的分辨率，其正面（左）與反面（右）的照片分別如下圖所示。OLED12864采用3.3~5V寬電壓供電，適用于包括MCS-51、STM32在內的各種主流單片機。OLED12864可視角度能達到160°，因為OLED12864從本質上來說是一種高密度發(fā)光二極管點陣顯示器，所以不需要背光設計，僅靠點陣自身發(fā)光即可滿足顯示需求。（3）顯示驅動方式

OLED12864采用SSD1306進行驅動，支持8位6800/8080串并聯接口、I2C與SPI串行接口，本教材僅介紹其中的I2C通信方式。顯示器在出廠的時候僅預留了I2C通信接口的4個引腳——電源正極VCC、電源負極GND、時鐘引腳SCL、數據引腳SDA。

SSD1306內置GDDRAM（GraphicDisplayDataRAM，圖形顯示數據RAM），其結構如下圖所示，分為8個頁（PAGE0~PAGE7），每頁128個字節(jié)（SEG0~SEG127），共計128*64bits，每個bit與OLED屏的像素一一對應，需要OLED屏哪個像素點發(fā)光，則向對應的GDDRAM位中寫入1即可，反之寫入0。

在I2C通信模式下，由單片機作為通信主機與作為從機的SSD1306通信數據包結構如下圖所示。

主機單向發(fā)送數據包給從機即可實現單片機對OLED顯示器的控制，該過程無需從機響應。表格1：SSD1306命令字節(jié)——基本命令（D/C#=0，R/W#（WR#）=0，E（RD#=1）除非有特殊說明，所有命令表均適用）序號HEX命令描述181HA[5:0]設置對比度雙字節(jié)命令，第一個字節(jié)為命令，第二個字節(jié)為參數，通過低六位設定，缺省值7FH。（后面還有若干雙字節(jié)命令，不再贅述。）2A6H/A7H設置正常/逆顯示A6H：正常顯示（缺省）；A7H：逆顯示。3AEH/AFH設置顯示關/開AEH：關顯示（缺?。?；AFH：正常顯示。表格2：SSD1306命令字節(jié)——尋址設置命令序號HEX命令描述100H~0FH設置頁面尋址方式的列起始地址（低四位）設置列起始地址的低四位，使用低四位進行設定，復位值0000B。210H~1FH設置頁面尋址方式的列起始地址（高四位）設置列起始地址的高四位，使用低四位進行設定，復位值0000B。3B0H~B7H設置頁面尋址方式的起始頁地址使用低三位設置GDDRAM頁面的起始地址（PAGE0~PAGE7）。表格3：SSD1306命令字節(jié)——硬件配置命令序號HEX命令描述140H~7FH設置顯示起始行設置顯示起始行0~63，D6位固定為1，通過低六位設定[5:0]，復位值000000B。2A0H/A1H設置段重映射A0H：列地址0映射到SEG0（缺?。籄1H：列地址127映射到SEG0。3A8HA[5:0]設置復用率第二個字節(jié)為參數，若參數取值N，則比例為N+1（比如，參數設定63D，比例即為64D），比例范圍16~64，即參數取值0FH~3FH（復位值）。此命令用于將默認的64復用率更改至任何范圍為16~64的值，COM0~COM63輸出將切換到設定的輸出信號。4C0H/C8H設置COM輸出掃描方向C0H：正向掃描，從COM0向COM[N-1]掃描（缺?。?；C8H：反向掃描，從COM[N-1]向COM0掃描。N即為上一條指令中的復用率。此指令一旦執(zhí)行，屏幕將會立刻垂直翻轉。5D3HA[5:0]設置顯示偏移第二個字節(jié)用于設置屏幕起始行，通常設置為00H，即無偏移。此指令用于設置列信號引腳配置來適應OLED面板的硬件布局。6DAHA[5:4]設置COM引腳硬件配置A[4]=0，順序COM腳配置；A[4]=1，可變COM腳配置（缺?。籄[5]=0，禁用COM左右重映射（缺省）；A[5]=1，啟用COM左右重映射。表格4：SSD1306命令字節(jié)——時間和驅動方案設置命令序號HEX命令描述1D5HA[7:0]設置顯示時鐘分頻系數與振蕩頻率A[3:0]，分頻系數=A[3:0]+1，復位值0000B，分頻系數即為1；A[7:4]，振蕩頻率為0000B~1111B，缺省值1000B（即8MHz）。2D9HA[7:0]預充電周期（包括放電周期）[3:0]，放電周期，取值0001B~1111B，缺省2H；[7:4]，預充電周期，取值0001B~1111B，缺省2H3DBHA[6:4]設置VCOMH取消選定電平A[6:4]HEX數值VCOMH取消選定電平000B00H~0.65×VCC010B20H~0.77×VCC（缺省）011B30H~0.83×VCC表格5：SSD1306命令字節(jié)——電荷泵命令序號HEX命令描述18DHA[7:0]電荷泵設置8DH：電荷泵設置14H：使能電荷泵AFH：開顯示（4）顯示字符的設計

OLED12864是一種高密度發(fā)光二極管點陣顯示器，理論上可以顯示任何字符與圖案，可以手動編輯顯示數據用于記錄顯示器各個坐標點的亮滅狀態(tài)，但實際上人們常常會借助于專門的取字模軟件來建立顯示數組，比如PCtoLCD2002。

打開PCtoLCD2002并新建一個8×16的圖案，如右圖所示。

不妨以上述“P”字點陣數據為例，我們不妨采用畫格子的方式來還原這組數據代表的含義，“1”用黑色填充表示，“0”則用空白表示，如下圖所示，左圖是原始數據點陣圖，右圖是分割、拼接、旋轉之后的點陣圖。5.3.2任務程序的編寫

（現場操作演示…）技能訓練（選做）：

修改任務“4.9RTC的時鐘設計”，將時間顯示由串口輸出改為OLED顯示。Tobecontinued...5.4串行溫度傳感器TC72的使用江蘇信息職業(yè)技術學院智能工程學院能力目標：

在了解SPI總線通信規(guī)則的基礎上，掌握讀寫溫度傳感器芯片TC72讀寫數據的方法，并能編寫相應的STM32程序。任務要求：仿真電路如圖所示，單片機每隔1秒鐘讀取一次溫度傳感器TC72的溫度值，并通過串口將讀取的溫度值發(fā)送出去。串口通信參數：19200-N-1。5.4.1SPI總線簡介（1）SPI總線概述

SPI（SerialPeripheralInterface，串行外設接口）是美國Motorola公司推出的一種同步串行通信接口，用于微處理器與外圍芯片之間的串行連接。SPI目前已成為一種工業(yè)標準，世界各大半導體公司均推出帶有SPI接口的微處理器與外圍器件。SPI采用主從式通信模式，通常為一主多從結構，通信時鐘由主機控制，在時鐘信號的作用下，數據先傳送高位，再傳送低位。Motorola公司沒有規(guī)定SPI協(xié)議的通信速度，因此通信速度應根據實際項目中主機和從機的通信能力而定。（2）接口定義SPI通信至少需要4根線：●SCLK，時鐘線，用于提供通信所需的時鐘基準信號；●MOSI，主出從入數據線，對于主機而言作為數據輸出總線，對于從機而言作為數據輸入總線；●MISO，主入從出數據線，對于主機而言作為數據輸入總線，對于從機而言作為數據輸出總線；●，片選信號，低電平有效。但本次任務涉及的TC72例外，有效電平為高電平。如圖所示為一主多從SPI總線硬件連接示意圖。（3）通信時序SPI通信的工作時序有四種，如所示，具體由CPHA（ClockPhase，時鐘相位）和CPOL（ClockPolarity，時鐘極性）決定。CPHA=0時的SPI工作時序CPHA=1時的SPI工作時序CPHA和CPOL的作用為：●CPHA，CPHA=0時，信號采樣時刻為兩個空閑狀態(tài)之間的第一個邊沿；CPHA=1時，信號采樣時刻為兩個空閑狀態(tài)之間的第二個邊沿?！馛POL，CPOL=0時，時鐘信號SCK空閑為低電平；CPOL=1時，時鐘信號SCK空閑為高電平。因此，SPI的四種通信模式總結如下表所示。通信模式CPHACPOL說明MODE000SCK空閑為低電平，上升沿時刻采樣MODE110SCK空閑為低電平，下降沿時刻采樣MODE201SCK空閑為高電平，下降沿時刻采樣MODE311SCK空閑為高電平，上升沿時刻采樣5.4.2TC72簡介TC72是美國MicroChip公司出品的串行溫度傳感芯片，兼容SPI接口，溫度測量范圍為-55~+125℃，分辨率為10位（0.25℃/Bit）。TC72的工作電壓為2.65~5.5V，能適應目前市面上主流的3.3V和5.0V工作電壓的單片機。TC72芯片引腳排序及實物如下圖所示。8個引腳的功能分別如下表所示。引腳序號名稱功能引腳序號名稱功能8VDD電源正極6SDI數據輸入線4GND電源負極5SDO數據輸出線2CE片選線（高電平有效）1NC空引腳3SCK時鐘輸入線7NC空引腳TC72的工作模式有：●連續(xù)轉換模式（ContinuousConversionMode），每隔約150毫秒進行一次溫度轉換；●單次轉換模式（One-ShotMode），轉換一次后就進入省電模式。TC72的寄存器格式如下表所示。TC72的溫度值轉換結果采用左對齊數據存儲格式，高字節(jié)存放溫度值的整數部分，最高位T9為符號位，低字節(jié)高兩位存放溫度值的小數部分，數據以補碼形式存放。寄存器讀地址寫地址B7B6B5B4B3B2B1B0控制0x000x80000單次010關斷溫度LSB0x01N/AT1T0000000溫度MSB0x02N/AT9T8T7T6T5T4T3T2制造商ID0x03N/A010101005.4.3任務程序的編寫STM32F103R6本身自帶一個SPI通信模塊，但是在實際應用中也有一部分工程師會選擇使用GPIO引腳模擬SPI的時序，這樣做的好處是程序代碼便于在不同的處理器上進行移植，這一點與上一個任務中學習的I2C類似。首先是工程的圖形化配置，如右圖所示。然后設定串口USART1，一鍵生成初始化代碼后進入編程界面接著完成代碼的編寫。（現場操作演示…）技能訓練（選做）：

將TC72單次轉換修改為連續(xù)轉換，比較其轉換效果有何不同。Tobecontinued...5.5串行DACMCP4921的使用能力目標：

掌握控制DAC芯片MCP4921輸出電壓的方法，并能編寫相應的STM32程序。任務要求：仿真電路如下圖所示，單片機控制MCP4921以1秒周期輸出正弦波，正弦波波動范圍0~3.3V。5.5.1MCP4921簡介單片機控制系統(tǒng)中，有時會涉及到一些需要通過模擬量信號控制的執(zhí)行器（比如變頻器、電動閥門等），這就需要用到數模轉換器（DigitaltoAnalogConverter，簡稱DAC），單片機將計算得到的數字量控制信號通過DAC轉換成模擬量信號后控制執(zhí)行器做出相應的動作。本次任務選擇了獨立的DAC芯片，其型號是MCP4921，如下圖所示。MCP4921是美國MicroChip公司出品的串行12位DAC芯片，兼容SPI接口，最大通信頻率20MHz，一次轉換時間4.5μs，工作電壓2.7~5.5V，能適應目前市面上主流的3.3V和5.0V工作電壓的單片機。8個引腳的功能分別如下表所示。MCP4921只有數據輸入，沒有數據輸出，單片機僅需將12位數字量連同4位配置信息一共16位數據一起打包發(fā)送給DAC，DAC隨即開始數模轉換過程，通信數據格式如表所示。

（表格往后翻頁→）引腳序號名稱功能引腳序號名稱功能1VDD電源正極2片選線（低電平有效）7VSS電源負極3SCK時鐘輸入線6VREF參考電壓4SDI數據輸入線5同步輸入控制8VOUT模擬量電壓輸出正極每一個配置位的含義如下：●，該位只能選0，因為MCP49xx系列DAC中有些型號具有兩個DAC通道，通過0或1選擇通道A或B，但MCP4921僅有A通道；●BUF，VREF輸入緩沖器控制位，設1時緩沖，設0時未緩沖；●，輸出增益選擇位，設1時無增益，設0時兩倍增益；●，待機模式設置位，設1時不進入待機模式，設0時進入待機模式。高字節(jié)MSB低字節(jié)LSB配置位數據位BUFB11B10B9B8B7B6B5B4B3B2B1B05.5.2任務程序的編制MCP4921是一個12位DAC，因此輸入數字量的范圍是0x000~0x3FF，輸出模擬量電壓范圍從0~VREF，即無法輸出負電壓。為了輸出完整的正弦曲線，不妨將正弦波曲線沿縱軸（電壓/數字量）正向移動，確保波谷也位于橫軸（時間）上方。

正弦波計算公式：

為了提高單片機CPU的執(zhí)行效率，此處使用查表法，在1秒內，每隔0.02秒計算一次采樣值，可以利用excel進行計算，如圖。

計算結果如圖。與任務5.4相同，分別將單片機的PA4、PA5、PA7設為片選線、時鐘線、MOSI線，引腳設定參數可參照任務5.4，由于MCP4921沒有SDO引腳，因此不需要使用單片機的PA6引腳。（現場操作演示…）技能訓練：

嘗試輸出不同的曲線，比如鋸齒波、三角波等。Tobecontinued...5.6直流電動機的控制能力目標：

理解H橋電路的工作原理，掌握H橋芯片L298的使用方法，并能編寫基于L298的直流電動機的STM32驅動程序。任務要求：仿真電路如圖所示，要求通過五只按鈕控制直流電動機的運行狀態(tài)，五只按鈕的作用分別是：電動機正轉、電動機反轉、電動機停止、電動機加速和電動機減速，其中電動機加速/減速實則以10%的PWM占空比為遞增/遞減量。5.6.1直流電動機與H橋電路直流電動機是一種常見的動力源，在很多情況下需要用到直流電動機帶動執(zhí)行機構做各種復雜動作，常需要直流電機能夠做正反轉運動。如圖所示的H橋是一種常見的直流電動機正反轉控制電路。正轉

反轉

制動5.6.2雙H橋芯片L298市面上有許多種H橋芯片，這里介紹其中一種——L298。L298是ST公司（意法半導體公司）出品的一種雙H橋芯片，即片內集成兩個獨立的H橋，可同時驅動兩只最高電壓46V、最大電流2A直流電動機。如左下圖所示為L298的兩種封裝形式。如右圖所示電路是L298的一種典型應用電路，控制信號為5VTTL電平，驅動電壓為5V～46V，控制電路由Vss供電，驅動電路由Vs供電。L298各引腳功能：●ENA引腳為H橋A的使能引腳，當ENA接高電平時，使能H橋A，而當ENA接低電平時，禁止H橋A。實際使用中，往往將該引腳連接PWM信號用于調節(jié)H橋A控制的直流電動機的轉速。●ENB引腳為H橋B的使能引腳，功能與ENA類似，不再贅述?！馡SENA引腳為H橋A的驅動檢測引腳，用來做過流檢測反饋給控制器形成閉環(huán)以穩(wěn)定電機轉速，具體應用可參考相關技術文檔。一般不用可直接接地?！馡SENB引腳為H橋B的驅動檢測引腳，功能與ISENA類似，不再贅述?！馡N1～IN4為兩個H橋的方向控制信號輸入端，其中IN1、IN2控制H橋A，IN3、IN4控制H橋B，具體如下表所示。（

H表示高電平，L表示低電平；Motor1表示H橋A控制的直流電動機，Motor2表示H橋B控制的直流電動機。）IN1IN2Motor1狀態(tài)IN3IN4Motor2狀態(tài)LL停止LL停止LH正轉LH正轉HL反轉HL反轉HH停止HH停止●OUT1～OUT4為兩個H橋的輸出端，用來連接兩只直流電動機。其中OUT1、OUT2用來連接Motor1，OUT3、OUT4用來連接Motor2。

電路中的8只整流二極管作用是防止電動機轉向改變時產生的沖擊電流打壞L298芯片，仿真無需考慮這個問題。

值得注意的是，L298的控制電路的工作電壓是5V，而STM32的工作電壓只有3.3V，為了讓L298能正確識別STM32發(fā)出的控制信號，采用實物驗證時，務必①選擇具備“FT”特性的GPIO引腳，并②將引腳設為開漏模式并外接上拉電阻到5V電源正極。5.6.3任務程序的編寫首先是工程的圖形化配置，包括串口的設置、外部中斷的設置、PWM輸出的設置及GPIO的設置，其中GPIO選擇具備“FT”特性的PC8、PC9，均設為開漏模式，如下圖所示。

PWM輸出的設置請參考任務4.5，但需要進一步修改PWM輸出引腳PC7為開漏模式，如所示。圖形化配置完成后，一鍵生成初始化代碼后進入編程界面接著完成代碼的編寫。（現場操作演示…）技能訓練（選做）：

嘗試以L298的通道2驅動