STM32F103C8T6 數控可調直流穩壓電源恒壓恒流

洪嵐峰

對於這樣一個項目，您需要以下零件：

STM32F103C8T6微控制器
直流輸入電壓：12-24V
2x16字符LCD顯示屏
2個旋鈕
1個數字鍵盤
1個步進馬達
1個L298N雙H橋驅動器
1個可變電阻
1個LM2596 DC-DC轉換器
數個小型電阻、電容、二極管和連接器

以下是STM32F103C8T6微控制器的引腳連接：

PB0：步進馬達IN1
PB1：步進馬達IN2
PB10：步進馬達IN3
PB11：步進馬達IN4
PC0：數字鍵盤列1
PC1：數字鍵盤列2
PC2：數字鍵盤列3
PC3：數字鍵盤列4
PC4：數字鍵盤行1
PC5：數字鍵盤行2
PC6：數字鍵盤行3
PC7：數字鍵盤行4
PA0：旋鈕1
PA1：旋鈕2
PA2：LCD D4
PA3：LCD D5
PA4：LCD D6
PA5：LCD D7
PA6：LCD EN
PA7：LCD RS

這是程式碼示例
使用STM32F103C8T6來控制步進馬達
顯示電壓和電流於LCD顯示屏
並通過旋鈕和數字鍵盤設置電源的電壓和電流。
Current(current_setpoint);


#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"
#include "stm32f10x_adc.h"
#include "stm32f10x_tim.h"
#include "misc.h"
#include "lcd.h"

#define ADC1_DR_Address ((uint32_t)0x4001244C)

// 定義步進馬達的4個控制引腳
#define MOTOR_IN1 GPIO_Pin_0
#define MOTOR_IN2 GPIO_Pin_1
#define MOTOR_IN3 GPIO_Pin_10
#define MOTOR_IN4 GPIO_Pin_11

// 定義旋鈕和數字鍵盤的引腳
#define KNOB_1 GPIO_Pin_0
#define KNOB_2 GPIO

// ADC通道和數值
#define ADC_CHANNEL_VOLTAGE ADC_Channel_1
#define ADC_CHANNEL_CURRENT ADC_Channel_2
uint16_t ADC_Value[2];

// 預設設置
#define DEFAULT_VOLTAGE 12.0
#define DEFAULT_CURRENT 1.0

// PWM設置
#define PWM_TIM TIM4
#define PWM_FREQ 20000 // 20kHz
#define PWM_PERIOD 1000 // 1kHz

// LCD設置
#define LCD_RS GPIO_Pin_7
#define LCD_EN GPIO_Pin_6
#define LCD_D4 GPIO_Pin_2
#define LCD_D5 GPIO_Pin_3
#define LCD_D6 GPIO_Pin_4
#define LCD_D7 GPIO_Pin_5

// 全局變量
float voltage_setpoint = DEFAULT_VOLTAGE;
float current_setpoint = DEFAULT_CURRENT;
float voltage = 0.0;
float current = 0.0;

// 函數原型
void GPIO_Configuration(void);
void ADC_Configuration(void);
void TIM_Configuration(void);
void PWM_Configuration(void);
void LCD_Configuration(void);
void SetVoltage(float v);
void SetCurrent(float c);
void UpdateDisplay(void);

int main(void)
{
// 初始化
GPIO_Configuration();
ADC_Configuration();
TIM_Configuration();
PWM_Configuration();
LCD_Configuration();
SetVoltage(DEFAULT_VOLTAGE);
SetCurrent(DEFAULT_CURRENT);

// 主循環
while (1)
{
// 讀取旋鈕和數字鍵盤，並設置電壓和電流設置點
uint16_t knob1 = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, KNOB_1);
uint16_t knob2 = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, KNOB_2);
if (knob1 == 0)
{
voltage_setpoint += 0.1;
if (voltage_setpoint > 24.0)
voltage_setpoint = 24.0;
SetVoltage(voltage_setpoint);
}
else if (knob2 == 0)
{
voltage_setpoint -= 0.1;
if (voltage_setpoint < 0.0)
voltage_setpoint = 0.0;
SetVoltage(voltage_setpoint);
}

// 讀取數字鍵盤
uint8_t key = 0;
uint8_t i, j;
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7);
for (i = 0; i < 4; i++)
{
  GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_4 << i);
  for (j = 0; j < 4; j++)
  {
    if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_0 << j) == 0)
    {
      key = i * 4 + j + 1;
      break;
    }
  }
  GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_4 << i);
}

// 根據按鍵設置電壓和電流設置點
if (key != 0)
{
  switch (key)
  {
    case 10: // *
      voltage_setpoint = 0.0;
      SetVoltage(voltage_setpoint);
      break;
    case 11: // #
      current_setpoint = 0.0;
      SetCurrent(current_setpoint);

break;
case 12: // A
voltage_setpoint = DEFAULT_VOLTAGE;
SetVoltage(voltage_setpoint);
break;
case 13: // B
current_setpoint = DEFAULT_CURRENT;
SetCurrent(current_setpoint);
break;
case 14: // C
voltage_setpoint += 1.0;
if (voltage_setpoint > 24.0)
voltage_setpoint = 24.0;
SetVoltage(voltage_setpoint);
break;
case 15: // D
voltage_setpoint -= 1.0;
if (voltage_setpoint < 0.0)
voltage_setpoint = 0.0;
SetVoltage(voltage_setpoint);
break;
case 16: // E
current_setpoint += 0.1;
if (current_setpoint > 5.0)
current_setpoint = 5.0;
SetCurrent(current_setpoint);
break;
case 1: // 1
current_setpoint -= 0.1;
if (current_setpoint < 0.0)
current_setpoint = 0.0;
SetCurrent(current_setpoint);
break;
}
}

// 更新顯示
UpdateDisplay();

// 延遲一段時間
delay_ms(50);
}
}

// 設置GPIO
void GPIO_Configuration(void)
{
// 啟用GPIOA、GPIOB、GPIOC、GPIOD時鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB |
RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);

// 設置PA0和PA1為模擬輸入
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

// 設置PB8和PB9為模擬輸入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

// 設置PA5和PA6為PWM輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

// 設置PB0和PB1為LCD輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

// 設置PC0-PC3為數字鍵盤輸入，PC4-PC7為數字鍵盤輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed
GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

// 設置PD2為按鈕輸入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
}

// 設置TIM3
void TIM3_Configuration(void)
{
// 啟用TIM3時鐘
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

// 設置TIM3的計時參數
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1; // 分頻器，頻率為72MHz/72=1MHz
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000 - 1; // 計數值為1000，計數器周期為1000us
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 不分頻
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上計數
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

// 設置TIM3的PWM模式
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; // PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; // 輸出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; // 初始占空比為0
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; // 高有效
TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); // 設置通道1
TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); // 設置通道2

// 啟用TIM3的PWM輸出
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

// 設置ADC
void ADC_Configuration(void)
{
// 啟用ADC1時鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);

// 設置ADC1的輸入通道
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; // 獨立模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; // 單通道模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; // 連續模式
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; // 不使用外部觸發
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; // 數據右對齊
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 2; // 轉換通道數量為2
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,
ADC_Channel_11, 1, ADC_SampleTime_71Cycles5); // 設置通道11，採樣時間為71.5個週期
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_12, 2, ADC_SampleTime_71Cycles5); // 設置通道12，採樣時間為71.5個週期

// 啟用ADC1
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);

// 開始ADC1的校準
ADC_ResetCalibration(ADC1);
while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
ADC_StartCalibration(ADC1);
while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
}

int main(void)
{
// 初始化時鐘
RCC_Configuration();

// 初始化GPIO
GPIO_Configuration();

// 初始化TIM3
TIM3_Configuration();

// 初始化ADC
ADC_Configuration();

// 設置初始占空比為50%
TIM_SetCompare1(TIM3, 500);
TIM_SetCompare2(TIM3, 500);

// 循環執行
while (1)
{
// 如果按鈕被按下，則增加占空比
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOD, GPIO_Pin_2) == RESET)
{
if (TIM_GetCapture1(TIM3) < 950)
{
TIM_SetCompare1(TIM3, TIM_GetCapture1(TIM3) + 50);
TIM_SetCompare2(TIM3, TIM_GetCapture2(TIM3) + 50);
delay_ms(100);
}
}

// 如果按鈕被釋放，則減少占空比
else
{
  if (TIM_GetCapture1(TIM3) > 50)
  {
    TIM_SetCompare1(TIM3, TIM_GetCapture1(TIM3) - 50);
    TIM_SetCompare2(TIM3, TIM_GetCapture2(TIM3) - 50);
    delay_ms(100);
  }
}

// 讀取ADC的轉換值
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
while (!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));
uint16_t adc_value1 = ADC_GetConversionValue(ADC1);
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
while (!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));
uint16_t adc_value2 = ADC_GetConversionValue(ADC1);

// 將轉換值轉換為電壓值，並顯示在LCD上
float voltage1 = adc_value1 / 4096.0 * 3.3;
float voltage2 = adc_value2 / 4096.0 * 3.3;
lcd_gotoxy(0, 0);
lcd_printf("Voltage 1: %5.2fV", voltage1);
lcd_gotoxy(0, 1);
lcd_printf("Voltage 2: %5.2fV", voltage2);

// 延時10ms
delay_ms(10);
}
}


程式碼的解釋：

RCC_Configuration()
此函數用於初始化系統時鐘，使系統時鐘頻率為72MHz。

GPIO_Configuration()
此函數用於初始化GPIO引腳，將TIM3的輸出引腳和按鈕的輸入引腳設置為正確的模式和初始狀態。

TIM3_Configuration()
此函數用於初始化TIM3，設置TIM3為PWM模式並設置脈衝寬度。

ADC_Configuration()
此函數用於初始化ADC1，設置ADC1的採樣時間和通道，並啟用ADC1。

main()
主函數包含以下幾個步驟：

(1) 初始化時鐘、GPIO、TIM3和ADC。

(2) 設置初始占空比為50%。

(3) 在while循環中，不斷檢測按鈕是否被按下，如果被按下，則增加占空比，如果被釋放，則減少占空比。同時，讀取ADC轉換值，將其轉換為電壓值，並在LCD上顯示出來。

(4) 延時10ms。

整個程式的作用是控制PWM輸出的占空比，從而控制電壓的大小，同時讀取ADC轉換值，將其轉換為電壓值，並在LCD上顯示出來。
通過按鈕可以調節PWM輸出的占空比，從而調節電壓的大小。

LCD初始化
在程式碼中，使用了一個名為LCD_Init()的函數來初始化LCD模塊。
在函數中，首先將LCD的控制線設置為輸出模式，然後將RS和EN控制線設置為低電平。
接著，分別向LCD寫入0x30和0x20，用於初始化LCD模塊。
最後，根據LCD模塊的規格，向其寫入命令來設置LCD的顯示模式、顯示內容和顯示位置等參數。

LCD顯示
在程式碼中，使用了一個名為LCD_ShowString()的函數來在LCD上顯示字符串。
在函數中，首先向LCD寫入命令，用於設置LCD顯示位置。
然後逐個將字符串中的字符轉換為ASCII碼，再向LCD寫入ASCII碼，從而將字符串顯示在LCD上。

按鈕檢測
在程式碼中，使用了一個名為Button_Scan()的函數來檢測按鈕是否被按下。
在函數中，首先讀取按鈕的狀態，如果按鈕被按下，則延時一段時間，確認按鈕的狀態是否穩定，如果穩定，則返回按鈕的編號。
如果按鈕沒有被按下，則返回0。

PWM輸出
在程式碼中，使用了一個名為TIM_SetCompare2()的函數來設置TIM3的比較值，從而控制PWM輸出的占空比。
在函數中，首先將TIM3的CCR2寄存器設置為指定的值，從而改變PWM輸出的占空比。