一个工科生的电机控制实验笔记
基于STM32的直流电机加减速正反转控制串口输出控制系统（P 1100009-基于STM32的直流电机加减速正反转控制串口输出控制系统（PCB 原理图 报告 源代码 proteus lcd1602） 功能描述：基于STM32平台 1、实现了电机控制正转、反转的功能 2、实现了电机控制加速、减速的功能 3、实现了串口输出控制信息的功能 4、串口可以模拟WIFI 蓝牙 RS232 等带有串口的功能。 资料包含： 1、源代码工程文件 2、仿真工程文件 3、论文报告1W字以上 4、原理图工程文件 5、PCB工程文件
最近在实验室折腾STM32控制直流电机，从满地杜邦线到能精准控制转速转向，踩坑无数。今天给大伙看看我的"战损版"电机控制系统，支持正反转、加减速、串口调试，连1602液晶都安排上了。
### 硬件搭积木
主控用了STM32F103C8T6最小系统板，这货72MHz主频够用还便宜。电机驱动选了L298N模块，能扛得住24V/2A的暴力输出。LCD1602接成4线模式省IO口，串口转USB模块用来和电脑唠嗑。
关键硬件配置：
`c
// GPIO初始化片段
void MotorGPIOInit(void) {
GPIOInitTypeDef GPIOInitStructure;
RCCAPB2PeriphClockCmd(RCCAPB2Periph_GPIOA, ENABLE);
// 方向控制引脚
GPIOInitStructure.GPIOPin = GPIOPin4 | GPIOPin5;
GPIOInitStructure.GPIOMode = GPIOModeOut_PP;
GPIOInitStructure.GPIOSpeed = GPIOSpeed50MHz;
GPIOInit(GPIOA, &GPIOInitStructure);
// PWM引脚配置
GPIOInitStructure.GPIOPin = GPIOPin0; // PA0-TIM2_CH1
GPIOInitStructure.GPIOMode = GPIOModeAF_PP;
GPIOInit(GPIOA, &GPIOInitStructure);
}
`
这段代码配置了方向控制引脚和PWM输出引脚。方向控制用普通推挽输出，PWM引脚要复用推挽模式。注意TIM2_CH1通道对应PA0脚，别接到其他定时器通道上。
### 软件里的速度魔法
核心是PWM调速，在TIM2上搞了个20kHz的PWM信号：
`c
void PWM_Init(u16 arr, u16 psc) {
TIMTimeBaseInitTypeDef TIMInitStructure;
TIMOCInitTypeDef TIMOCInitStructure;
RCCAPB1PeriphClockCmd(RCCAPB1Periph_TIM2, ENABLE);
TIMInitStructure.TIMPeriod = arr; // 自动重装载值
TIMInitStructure.TIMPrescaler = psc; // 预分频系数
TIMInitStructure.TIMClockDivision = 0;
TIMInitStructure.TIMCounterMode = TIMCounterModeUp;
TIMTimeBaseInit(TIM2, &TIMInitStructure);
TIMOCInitStructure.TIMOCMode = TIMOCModePWM1;
TIMOCInitStructure.TIMOutputState = TIMOutputStateEnable;
TIMOCInitStructure.TIMPulse = 0; // 初始占空比
TIMOCInitStructure.TIMOCPolarity = TIMOCPolarityHigh;
TIMOC1Init(TIM2, &TIMOCInitStructure);
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM2, ENABLE);
}
`
这里TIM2的ARR寄存器决定PWM频率，计算时注意APB1总线时钟是36MHz。比如预分频设为35，ARR=900时，PWM频率就是36MHz/(35+1)/(900+1) ≈ 1088Hz，实际调试发现20kHz左右电机运行更平稳。
基于STM32的直流电机加减速正反转控制串口输出控制系统（P 1100009-基于STM32的直流电机加减速正反转控制串口输出控制系统（PCB 原理图 报告 源代码 proteus lcd1602） 功能描述：基于STM32平台 1、实现了电机控制正转、反转的功能 2、实现了电机控制加速、减速的功能 3、实现了串口输出控制信息的功能 4、串口可以模拟WIFI 蓝牙 RS232 等带有串口的功能。 资料包含： 1、源代码工程文件 2、仿真工程文件 3、论文报告1W字以上 4、原理图工程文件 5、PCB工程文件
速度控制函数像这样：
`c
void Set_Speed(u8 speed) {
if(speed > 100) speed = 100;
TIMSetCompare1(TIM2, (TIMGetAutoReload(TIM2)+1)*speed/100);
LCD_ShowNum(2, 9, speed, 3); // 在LCD第二行显示速度
}
`
输入0-100的百分比，自动换算成PWM占空比。TIM_GetAutoReload这个函数很实用，能动态获取ARR值，方便后续修改PWM频率时不用到处改代码。
### 串口玩出花
用中断接收模式处理串口指令：
`c
void USART1_IRQHandler(void) {
if(USARTGetITStatus(USART1, USARTIT_RXNE)) {
static u8 cnt = 0;
char ch = USART_ReceiveData(USART1);
if(ch == '#') { // 指令开始符
cmd_index = 0;
memset(cmdbuffer, 0, sizeof(cmdbuffer));
}
else if(ch == '!') { // 指令结束符
ProcessCommand(cmdbuffer);
}
else {
if(cmdindex < CMDMAX_LEN) {
cmdbuffer[cmdindex++] = ch;
}
}
}
}
`
自定义了简单的协议格式：#指令内容!。比如发送"#F+20!"表示正转加速到20%占空比，"#R-15!"代表反转减速15%。这种格式比单纯用AT指令更灵活，还能兼容各种串口转WIFI/蓝牙模块。
在Proteus仿真里，给电机模型加了个转速检测功能，能看到加速时的电流变化曲线。实际调试时发现电机启动瞬间容易过流，后来在代码里加了软启动：
`c
void SoftStart(u8 targetspeed) {
for(u8 i=0; i
Set_Speed(i);
Delay_ms(20); // 每20ms增加1%占空比
}
}
`
虽然让加速过程变慢了0.5秒左右，但有效保护了电机和驱动芯片，实测L298N模块发热明显降低。
这个项目从焊电路板到调PID参数（虽然最后没用上闭环控制），把本科学的单片机知识全过了一遍。资料包里那个1万多字的报告，其实是边做边写的吐槽笔记改的...完整工程文件已打包，需要源码的工友可以自己下回来魔改。