【文章內(nèi)容簡介】 器去驅(qū)動其他負載，比如繼電器可以驅(qū)動中間繼電器，可以直接驅(qū)動接觸器，所以，繼電器驅(qū)動就是單片機與其他大功率負載接口。圖39里面的三極管非常重要，在我們的各種電路設計中三極管都是一個不可或缺的元件，用途十分的廣泛。三極管有兩個作用一個是放大作用，一個是開關(guān)作用。在這里，我們只了解它跟本電路有關(guān)的開關(guān)作用。 首先把三極管想成一個水龍頭，上面的VCC就是水池，繼電器是一個水輪機，下面的GND是比水池低的任何一點。剛才說過，三極管就是水龍頭，它的把手就是那個帶有電阻的引腳?，F(xiàn)在，單片機的某一個需要控制這個繼電器電路的輸出引腳就是一只“手”，當單片機的這個引腳輸出低電平的時候，就像“手”在打開三極管“水龍頭”，水就從上往下流，繼電器“水輪機”就開始轉(zhuǎn)起來了。反之，如果是輸出高電平，手”就開始關(guān)“水龍頭”，繼電器”水輪機”因為沒有水流下來，就會停止。 這就是三極管的開關(guān)作用簡單的理解和記憶就是：三極管是一個開關(guān)器件，其實你真的可以將它看成是一個開關(guān)，只不過它不是用手來控制，而是用電壓來控制的，因此，三極管有些時候也被稱做電子開關(guān)。圖上還有一個東西，是保護二極管，一般是防止反電動勢起到保護作用。4 軟件設計 主控制器的選擇STM32系列單片機是一款高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用的單片機，它的內(nèi)核是ARMCortexM3。ST公司對STM32進行了產(chǎn)品劃分，按性能分成兩個不同的系列：STM32F103屬于增強型系列和STM32F101是基本型系列。增強型STM32F103系列的系統(tǒng)時鐘頻率可達到72MHz，是同類中低端產(chǎn)品中性能是屬于最高的一款產(chǎn)品。STM32F101基本型的系統(tǒng)時鐘頻率是36MHz，它的16位產(chǎn)品比其他公司的16位產(chǎn)品在價格上有大幅提升了性能，是16位單片機用戶的最好的選擇。STM32F103與STM32F101系列都內(nèi)置32K到128K的閃存，所不一樣的是SRAM的最大容量是和外部設備接口的組合。當系統(tǒng)時鐘的頻率為72MHz時，單片機從內(nèi)部閃存位置開始執(zhí)行初始代碼，STM32總的系統(tǒng)功耗36mA，是32位單片機市場中功耗最低的一款產(chǎn)品。以下是STM32F103C8T6的實物圖。圖41 STM32F103C8T6實物圖STM32F103C8T6總共有48個引腳，PA0—PA15端口A15個、PB0—PB15端口B15個，2個外部晶振引腳OSC_IN、OSC_OUT，1個復位引腳NRST，BOOT0程序驅(qū)動腳。VDDA、VDD_VDD_VDD_3與VSS、VSS_VSS_VSS_3總共8個電源引腳，包括模擬供電電源。內(nèi)核采用ARM 32位的CortexM3，最高72MHz工作頻率，單周期乘法和硬件除法；存儲器采用從64K字節(jié)的閃存程序存儲器，高達20K字節(jié)的SRAM；時鐘、上電/斷電復位(POR/PDR)、可編程電壓監(jiān)測器(PVD)，8MHz晶體振蕩器，內(nèi)嵌經(jīng)出廠調(diào)校的8MHz的RC振蕩器，內(nèi)嵌帶校準的40kHz的RC振蕩器，產(chǎn)生CPU時鐘的PLL，帶校準功能的32kHz RTC振蕩器；低功耗模式有睡眠、停機和待機模式，VBAT為RTC和后備寄存器供電；2個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，1us轉(zhuǎn)換時間(多達16個輸入通道) ，轉(zhuǎn)換范圍：，雙采樣和保持功能，還有內(nèi)部溫度傳感器；內(nèi)部共有7通道DMA控制器，支持的外設有3個定時器、ADC、SPI、I2C和USART等；調(diào)試模式可選擇串行單線調(diào)試(SWD)和JTAG接口。如下圖所示。圖42 STM32F103C8T6引腳圖圖43是STM32F103C8T6的外部時鐘，本方案采用8M外部晶振，進過內(nèi)部9倍頻后得到72M系統(tǒng)時鐘，圖43中的30pF電容與10pF電容為晶振的啟動電容，不能偏大也不能偏小，鏈接8M的晶振上經(jīng)典值電容應該選擇30pF， 15pF，晶振連接圖如43圖所示。圖43 外部時鐘電路單片機最小系統(tǒng)包括單片機芯片、晶振、復位電路，如圖44所示為單片機的復位電路，SW1為復位按鍵，常態(tài)為開，當按下時為閉合，R4為10K電阻，上拉電阻的選取沒有固定的要求，通常選取10K，C5為濾波電容，大小選擇104電容，也就是100nF陶瓷電容，防止復位按鍵抖動，導致系統(tǒng)誤復位，啟動濾除系統(tǒng)脈沖的作用，保護最小系統(tǒng)的正常工作。通常機械按鍵都有一個抖動過程，就需要通過這個電容來濾除按鍵產(chǎn)生的抖動。圖44 復位電路 通常供電電源都有小幅波動，需要通過使用大電容來濾除電源抖動，圖45中的4個電容是靠近STM32F103C8T6的電源引腳上放的，防止電源引腳有抖動信號的干擾。104電容為通用的選取阻值。圖45 電源防抖動電路 為了實現(xiàn)單片機的正常工作，就需要為單片機提供穩(wěn)定的供電電源，這里使用LM1117線性穩(wěn)壓芯片為單片機提供穩(wěn)定的+，圖46中P6與P7為排針，方便杜邦線的插拔，CC6為+5V電源的輸入濾波電容，穩(wěn)定輸入的+5V電壓，使用100nF濾除高頻干擾，100uF濾除低頻干擾，CC7為輸出濾波電容，穩(wěn)定輸出電壓，使用100nF濾除輸出的高頻干擾，100uF濾除輸出的低頻干擾，為單片機提供可靠的供電電源。圖46 下圖中為單片機下載方式選擇端，或者是程序驅(qū)動方式選擇端。STM32有三種啟動模式對應的存儲介質(zhì)均是芯片內(nèi)置的，它們是：1）用戶閃存 = 芯片內(nèi)置的Flash。2）SRAM = 芯片內(nèi)置的RAM區(qū)，就是內(nèi)存啦。3）系統(tǒng)存儲器 = 芯片內(nèi)部一塊特定的區(qū)域，芯片出廠時在這個區(qū)域預置了一段Bootloader，就是通常說的ISP程序。這個區(qū)域的內(nèi)容在芯片出廠后沒有人能夠修改或擦除，即它是一個ROM區(qū)。在每個STM32的芯片上都有兩個管腳BOOT0和BOOT1，這兩個管腳在芯片復位時的電平狀態(tài)決定了芯片復位后從哪個區(qū)域開始執(zhí)行程序。 BOOT1=x BOOT0=0 從用戶閃存啟動，這是正常的工作模式。 BOOT1=0 BOOT0=1 從系統(tǒng)存儲器啟動，這種模式啟動的程序功能由廠家設置。 BOOT1=1 BOOT0=1 從內(nèi)置SRAM啟動，這種模式可以用于調(diào)試。要注意的是，一般不使用內(nèi)置SRAM啟動(BOOT1=1 BOOT0=1)，因為SRAM掉電后數(shù)據(jù)就丟失。多數(shù)情況下SRAM只是在調(diào)試時使用，也可以做其他一些用途。如做故障的局部診斷，寫一段小程序加載到SRAM中診斷板上的其他電路，或用此方法讀寫板上的Flash或EEPROM等。還可以通過這種方法解除內(nèi)部Flash的讀寫保護，當然解除讀寫保護的同時Flash的內(nèi)容也被自動清除，以防止惡意的軟件拷貝。一般BOOT0和BOOT1跳線都跳到0(地)。串口下載的情況下，BOOT0=1，BOOT1=0 ，再復位，點擊下載，下載完成后，把BOOT0的跳線接回0，也即BOOT0=0，BOOT1=0 。所以為了方便期間我們將BOOT1直接通過100K下拉電阻拉直地，只通過BOOT1就能進行選擇下載方式。圖47STM32的下載方式可以分為兩種方式：第一種是20引線的JTAG下載；第二種是5引線的SW下載方式，這里使用SW下載方式，所以具體分析第二種下載方式（SW下載），五根引線的連接分配表格41：引腳名描述引腳分配JTMS/SWDIO串行線輸入/輸出PA13JTCK/SWCLK串行線時鐘PA14NRST復位NRSTVDDVDDGND地GND表41圖48為實物圖中的連接方式，+、GND為電源引腳，SWDIO下載數(shù)據(jù)的引腳、SWCLK是下載數(shù)據(jù)的時鐘引腳，NRST為單片機復位引腳，也為下載器的復位引腳。圖48為了方便其他電路與單片機的連接，將單片機的引腳用排針引出，總共30個腳。如圖49所示。圖49 系統(tǒng)程序流程圖基于STM32的車們控制電路設計的軟件部分采用C語言編寫，開發(fā)工具是Keil4，通過編譯，下載入STM32F103C8T6芯片中。軟件部分完成對單片機的時鐘、引腳、AD的初始化工作，并通過STM32F103C8T6芯片內(nèi)部的自帶AD模塊讀取外部給出的信號。圖410 程序流程圖軟件編寫的思路是首先對STM32F103C8T6單片機的時鐘、引腳、AD進行初始化，并對光照強度進行初始化，之后進入死循環(huán)while(1)，在循環(huán)中通過STM32F103C8T6芯片內(nèi)部的自帶AD模塊讀取外部光敏傳感器的電壓值，并讀取此時外部車門與車子是否啟動的狀態(tài)。首先判斷車門是否打開，車門未打開，跳回循環(huán)，重新判斷。車門打開時進行第二步判斷判斷車子是否啟動，車子啟動直接報警，車子未啟動則判斷是否為黑夜，是黑夜則車燈打開，不是黑夜則直接跳會循環(huán)重新判斷。整個程序需要進行三次判斷，需要三組信號共同控制，及車門信號，車啟動停止狀態(tài)信號與關(guān)敏電阻電壓值信號。綜合以上三組信號，處理器做出處理，給出準確的指令實現(xiàn)對整個車門系統(tǒng)的控制。5 測試結(jié)果及分析下圖是整個測試結(jié)果。白天黑夜：0表示黑夜，1表示白天；車子狀態(tài)：0表示車子停止1表示車子啟動；車門狀態(tài)：0表示車門關(guān)閉，1表示車門打開；車燈亮暗：0表示車燈暗，1表示車燈點亮；是否報警：0表示不報警，1表示報警。白天黑夜車子狀態(tài)車門狀態(tài)車燈亮暗是否報警0000000110010000111110000101001100011101表51由此表51分析可知只有當黑夜時車門打開時車燈才會自動點亮，其他時間均不會點亮點亮是如上表第二行與第四行；報警電路發(fā)出警報只有在車門處于打開狀態(tài)，車子啟動時才會發(fā)出警報，如上表第四行與第八行。由上面的分析與結(jié)果可知本次設計完全滿足設計要求，即符合要求的論白天黑夜只要有車門開著，汽車發(fā)動就聲響報警；白天門燈不