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[AT32M412]

【AT-START-M412测评】+ ④夏季室内温控系统

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yinwuqing110|  楼主 | 2025-6-22 19:10 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
评测, 降温控制, L298N电机驱动, AT-START-M412, 温控系统
本帖最后由 yinwuqing110 于 2025-6-22 19:30 编辑

一、引言        
          前面帖子也分享了正常驱动DS18B20模块，今天分享一下，在上期工程的基础上，增加驱动电机模块，实现一个简易的夏季降温控制装置。夏季到来，南方室内温度过高，很难入睡。一整晚开着空调觉得太费电，整夜开着吊扇又怕着凉感冒，那如果使用一套自动控温装置，既能实现节能减排，又能达到精准降温，非常适用。
二、电机驱动模块
      原本使用42步进电机驱动器去驱动42步进电机，结果没有相应的风扇叶，驱动演示效果不怎么理想。然后选择采用L298N电机驱动模块，连接12V直流电机，并拧紧风扇叶片，驱动效果非常不错。
      下面介绍一下L298N模块的基本资料。

      由上图可知，该驱动板可驱动两路直流电机，使能端ENA，ENB为高电平有效，控制方式及直流电机状态表如下所示：

       若要对直流电机进行PWM调速控制，则需要设置IN1和IN2,确定电机的转动方向，然后对使能端输出PWM脉冲，即可实现调速。注意当使能信号为0时，电机处于自动停止状态；当使能信号为1，且IN1和IN2为00或11时，电机处于制动状态，阻止电机转动。
三、硬件接口
      根据《DS_AT32M412_416_V2.01_ZH.pdf》数据手册，结合《AT_START_M412_V1.0_SCH.pdf》原理图，管脚复用关系，选择相应IO口。为了更好的交互体验，这里还引入蜂鸣报警器模块，占用一个GPIO口。综上情况，实验中使用到的硬件接口关系列表如下：

     因为电机是12V直流电机，因此L298N模块采用12V供电。结合板上的VCC与GND管脚分布，硬件实物连接图见如下：

四、驱动源码
     原本使用GPIO中断方式触发电机启动，然而LCD屏显示温度变的没那么流畅，因此直接采用循环检测模式，体验效果还不错。之前也分享了LCD、DS18B20的驱动源码，今儿就不再分享这部分代码，有需要的网友请翻阅前期发布的帖子。
L298N与Beep初始化驱动部分代码如下：
motor.h
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#ifndef __MOTOR_H

#define __MOTOR_H



#include "at32m412_416_board.h"

#include "at32m412_416_clock.h"



void motor_crm_configuration(void);

void motor_gpio_configuration(void);

void beep_gpio_configuration(void);



#endif        /* __MOTOR_H */
motor.c
复制
#include "motor.h" 

#include <stdio.h>



void motor_crm_configuration(void)

{

  /* tmr3 clock enable */

  crm_periph_clock_enable(CRM_TMR3_PERIPH_CLOCK, TRUE);



  /* gpioa gpiob clock enable */

  crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOA_PERIPH_CLOCK, TRUE);

  crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOB_PERIPH_CLOCK, TRUE);

}



void motor_gpio_configuration(void)

{

  gpio_init_type gpio_init_struct;



  gpio_default_para_init(&gpio_init_struct);



  gpio_init_struct.gpio_pins =  GPIO_PINS_1;

  gpio_init_struct.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;

  gpio_init_struct.gpio_pull = GPIO_PULL_NONE;

  gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_MUX;

  gpio_init_struct.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;



  gpio_init(GPIOB, &gpio_init_struct);

  gpio_pin_mux_config(GPIOB, GPIO_PINS_SOURCE1, GPIO_MUX_2);

        

  gpio_init_struct.gpio_pins = GPIO_PINS_2 | GPIO_PINS_10;

  gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_OUTPUT;

  gpio_init_struct.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;

  gpio_init_struct.gpio_pull = GPIO_PULL_NONE;

  gpio_init_struct.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;

  gpio_init(GPIOB, &gpio_init_struct);

}



void beep_gpio_configuration(void)

{

  gpio_init_type gpio_init_struct;



  gpio_default_para_init(&gpio_init_struct);



  gpio_init_struct.gpio_pins = GPIO_PINS_5;

  gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_OUTPUT;

  gpio_init_struct.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;

  gpio_init_struct.gpio_pull = GPIO_PULL_NONE;

  gpio_init_struct.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;

  gpio_init(GPIOB, &gpio_init_struct);

  gpio_bits_reset(GPIOB,GPIO_PINS_5);

}
main.c
复制
#include "at32m412_416_board.h"

#include "at32m412_416_clock.h"

#include <math.h>

#include "lcd_st7735.h"

#include "DS18B20.h"

#include "motor.h"



#define TEMP_THRESHOLD 31.8



tmr_output_config_type tmr_oc_init_structure;

crm_clocks_freq_type crm_clocks_freq_struct = {0};



volatile float temperature = 0;

uint16_t ccr1_val = 333;

uint16_t ccr2_val = 444;

uint16_t ccr3_val = 555;

uint16_t ccr4_val = 666;

uint16_t prescalervalue = 0;



int main(void)

{

   uint8_t i, DS18B20ID[8];

   char str[50];

        

  system_clock_config();

  at32_board_init();

  motor_crm_configuration();

  crm_clocks_freq_get(&crm_clocks_freq_struct);

  motor_gpio_configuration();

  beep_gpio_configuration();

  uart_print_init(115200);

        

/* compute the prescaler value */

  prescalervalue = (uint16_t) ((crm_clocks_freq_struct.apb1_freq) / 24000000) - 1;



  /* tmr3 time base configuration */

  tmr_base_init(TMR3, 665, prescalervalue);

  tmr_cnt_dir_set(TMR3, TMR_COUNT_UP);

  tmr_clock_source_div_set(TMR3, TMR_CLOCK_DIV1);



  tmr_output_default_para_init(&tmr_oc_init_structure);

  tmr_oc_init_structure.oc_mode = TMR_OUTPUT_CONTROL_PWM_MODE_A;

  tmr_oc_init_structure.oc_idle_state = FALSE;

  tmr_oc_init_structure.oc_polarity = TMR_OUTPUT_ACTIVE_HIGH;

  tmr_oc_init_structure.oc_output_state = TRUE;



  tmr_output_channel_config(TMR3, TMR_SELECT_CHANNEL_4, &tmr_oc_init_structure);

  tmr_channel_value_set(TMR3, TMR_SELECT_CHANNEL_4, ccr1_val);

  tmr_output_channel_buffer_enable(TMR3, TMR_SELECT_CHANNEL_4, TRUE);

  tmr_period_buffer_enable(TMR3, TRUE);



  /* tmr enable counter */

  tmr_counter_enable(TMR3, TRUE);

  tmr_output_enable(TMR3, TRUE);

        

  LcdInit();

  printf("DS18B20温度传感器信息读取\n");

  LcdFill(0,0,128,160,BLACK);

  LcdShowString(2,24,"DS18B20",RED, BLACK,16);

  LcdShow16x16Hz(60, 24, 10, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(76, 24, 11, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(92, 24, 12, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(108, 24, 13, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(2, 48, 14, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(18, 48, 15, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(34, 48, 16, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(50, 48, 17, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(66, 48, 18, YELLOW, BLACK);

  delay_ms(2000);

  while(DS18B20_Init())        

  {

    printf("DS18B20温度传感器不存在\n");

    LcdFill(0,0,128,160,BLACK);

    LcdShowString(2,24,"DS18B20",RED, BLACK,16);

    LcdShow16x16Hz(60, 24, 10, YELLOW, BLACK);

    LcdShow16x16Hz(76, 24, 11, YELLOW, BLACK);

    LcdShow16x16Hz(92, 24, 12, YELLOW, BLACK);

    LcdShow16x16Hz(108, 24, 13, YELLOW, BLACK);

    LcdShow16x16Hz(2, 48, 14, YELLOW, BLACK);

    LcdShow16x16Hz(18, 48, 19, YELLOW, BLACK);

    LcdShow16x16Hz(34, 48, 20, YELLOW, BLACK);

    LcdShow16x16Hz(50, 48, 21, YELLOW, BLACK);

    delay_ms(1000);

  }

  printf("检测到DS18B20温度传感器，并初始化成功\n");

  LcdFill(0,0,128,160,BLACK);

  LcdShow16x16Hz(2, 24, 22, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(18, 24, 23, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(34, 24, 24, YELLOW, BLACK);

  LcdShowString(50,24,"DS18B20",RED, BLACK,16);

  LcdShow16x16Hz(108, 24, 10, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(2, 48, 11, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(18, 48, 12, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(34, 48, 13, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(50, 48, 14, YELLOW, BLACK);

  LcdShowString(66,48,",",YELLOW, BLACK,16);

  LcdShow16x16Hz(74, 48, 25, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(90, 48, 26, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(106, 48, 27, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(2, 72, 28, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(18, 72, 29, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(34, 72, 30, YELLOW, BLACK);

 

  DS18B20_ReadId(DS18B20ID);

  printf("DS18B20的序列号是： 0x");  

  for ( i = 0; i < 8; i ++ )             

       printf ( "%.2X", DS18B20ID[i]);

  printf("\n");

        

  sprintf(str,"0x%02X%02X%02X%02X%02X%02X%02X%02X",DS18B20ID[0],DS18B20ID[1],DS18B20ID[2],DS18B20ID[3],

                                                                     DS18B20ID[4],DS18B20ID[5],DS18B20ID[6],DS18B20ID[7]);

  

  LcdShowString(8,96,"DS18B20",RED, BLACK,12);

  LcdShow16x16Hz(50, 96, 32, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(66, 96, 33, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(82, 96, 34, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(98, 96, 35, YELLOW, BLACK);

  LcdShow16x16Hz(114, 96, 40, YELLOW, BLACK);

  LcdShowString(8,120,str,RED,BLACK,12);

  delay_ms(2000);

  while(1)

  {

    temperature = DS18B20_GetTemp_MatchRom(DS18B20ID);

    /* 打印通过 DS18B20 序列号获取的温度值 */

    printf("获取该序列号器件的温度：%.1f\n",temperature);

    LcdFill(0,0,128,160,BLACK);

    LcdShow16x16Hz(2, 8, 36, YELLOW, BLACK);

    LcdShow16x16Hz(18, 8, 37, YELLOW, BLACK);

    LcdShow16x16Hz(34, 8, 10, YELLOW, BLACK);

    LcdShow16x16Hz(50, 8, 11, YELLOW, BLACK);

    LcdShow16x16Hz(66, 8, 38, YELLOW, BLACK);

    LcdShow16x16Hz(82, 8, 39, YELLOW, BLACK);

    LcdShow16x16Hz(98, 8, 40, YELLOW, BLACK);

    LCD_ShowFloatNum1(8,32,temperature,4,RED, BLACK,24);

    LcdShow16x16Hz(70, 36, 41, RED, BLACK);

    delay_ms(200);

    if(temperature <= TEMP_THRESHOLD) {

           tmr_output_enable(TMR3, FALSE);

           gpio_bits_reset(GPIOB,GPIO_PINS_5);

           gpio_bits_reset(GPIOB,GPIO_PINS_2);

           gpio_bits_reset(GPIOB,GPIO_PINS_10);        

     }else if (temperature-TEMP_THRESHOLD <= 0.5) {

           // 启动风机逆时针旋转

           gpio_bits_reset(GPIOB,GPIO_PINS_10);

           gpio_bits_set(GPIOB,GPIO_PINS_2);

           tmr_output_enable(TMR3, FALSE);

           tmr_channel_value_set(TMR3, TMR_SELECT_CHANNEL_4, ccr1_val);

           tmr_output_enable(TMR3, TRUE);

           gpio_bits_toggle(GPIOB,GPIO_PINS_5);

           delay_ms(500);

      }else if(temperature-TEMP_THRESHOLD <= 1.5) {

            tmr_output_enable(TMR3, FALSE);

            tmr_channel_value_set(TMR3, TMR_SELECT_CHANNEL_4, ccr2_val);

            tmr_output_enable(TMR3, TRUE);

            gpio_bits_toggle(GPIOB,GPIO_PINS_5);

            delay_ms(200);

       }else if(temperature-TEMP_THRESHOLD <= 2.5) {

            tmr_output_enable(TMR3, FALSE);

            tmr_channel_value_set(TMR3, TMR_SELECT_CHANNEL_4, ccr3_val);

            tmr_output_enable(TMR3, TRUE);

            gpio_bits_toggle(GPIOB,GPIO_PINS_5);

            delay_ms(50);

        }else if(temperature-TEMP_THRESHOLD <= 3.5) {

             tmr_output_enable(TMR3, FALSE);

             tmr_channel_value_set(TMR3, TMR_SELECT_CHANNEL_4, ccr4_val);

             tmr_output_enable(TMR3, TRUE);

             gpio_bits_toggle(GPIOB,GPIO_PINS_5);

             delay_ms(10);

         }

         else {

              tmr_output_enable(TMR3, FALSE);

              gpio_bits_reset(GPIOB,GPIO_PINS_5);

              gpio_bits_reset(GPIOB,GPIO_PINS_2);

              gpio_bits_reset(GPIOB,GPIO_PINS_10);        

         }

    }

}
        根据以上代码可知，温度门限控制在31.8℃以下，高于该温度0.5℃内为一等级预警；高于1.5℃为二等级报警；高于2.5℃为三等级鸣警；高于3.5℃为四等级超温告警。每等级驱动的PWM占空比不同，因此驱动电机的转速也不同，蜂鸣器告警的频率也不同。
五、效果演示
        使用手指触摸DS18B20给温度传感器加温，当温度超过限定阀值时，则启动风机，并唤起蜂鸣器报警提示，吹风给DS18B20模块降温；当温度还持续加热，则启动更高等级的风速与报警频率，等级越高，风速越快越大，因此降温越快。风吹着降温明显，正如演示视频当中，用手指加温的同时，风机启动了加温进度明显减慢了。
视频演示见B站：https://www.bilibili.com/video/BV1kHNRzsEDh/



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