西安石油大学仪光实践协会4月活动机械蝴蝶台灯

项目简介

该项目使用stm32芯片设计了一个灯光，300减速，可灯光颜色变化，和电机转向控制。制作了一个简单有趣的动态可控台灯。使用电源控制ic芯片，可与连接电池，对电池进行充电，并且显示电池剩余电量。实现制作了一个有趣动态的可控台灯。主控板具有极强拓展功能，也可以取出当最小系统板使用。以“自然仿生+智能灯光”为设计理念，打造一款具有蝴蝶振翅动作及可变色灯光效果的创意台灯。整机由STM32主控、300减速电机、金属按键开关、可调色LED灯珠及自制机械结构组成，兼顾功能演示与产品化思维。

原理图设计

电源分配

Type-C 5V输入
├── 直接 → DRV8833电机驱动（5V供电）
├── 通过AMS1117-3.3 → STM32供电（3.3V）
└── 通过限流电阻 → 5V LED灯带
Type-C接口：使用CC电阻（5.1kΩ）触发5V输出
总电流估算：电机1A + STM32 0.1A + LED 0.5A ≈ 1.6A（需2A适配器）
2. 电机驱动电路（DRV8833）

STM32 PA0 → DRV8833 IN1
STM32 PA1 → DRV8833 IN2
STM32 PA2 → DRV8833 PWM（控制速度）
DRV8833 OUT1/OUT2 → 300减速电机
优势：DRV8833工作电压2.7-10.8V，5V下效率高
保护：内置过流保护（无需额外二极管）
接线：VM接5V，GND共地
3. 5V LED灯带控制

STM32 PA3（PWM） → N沟道MOS管（AO3400） → LED灯带（5V）
MOS管选择：AO3400（Vgs=2.5V即可导通）
限流电阻：根据灯带功率计算（如0.5W灯带用10Ω）

PCB设计

1. 布局优化
   Type-C接口：靠近板边，方便插拔
   DRV8833：靠近电机接口，大电流走线≥30mil
   STM32：远离电机驱动（避免干扰）
2. 关键走线
   5V主干线：≥50mil（承载2A电流）
   电机输出线：≥40mil（双面走线）
   信号线：10mil（PWM线远离电源线）
3. 散热设计
   DRV8833底部铺铜散热
   电机驱动区域开窗（加焊锡）

本设计采用typeC 5V直流电源输入，通过稳压模块，电容滤波后供RGB灯珠使用，再经AMS1117-3.3降压至3.3V为STM32主控芯片供电，300减速电机直接由5V驱动。主控芯片为STM32F103C8T6，PA0输出PWM控制电机转速，灯珠串联在一起，通过di线输出控制RGB灯珠颜色，PB0连接金属按键开关检测输入。程序下载使用JLink烧录工具，通过SWD接口（SWDIO/SWCLK）连接，目标板由JLink提供3.3V供电，无需额外电源即可完成下载调试。

3D渲染图

电路调试

用keil打开工程，确保安装stm32f103XX的包。编译工程，然后下载

主板的CLK引脚——Jlink的CLK引脚

主板的DIO引脚——Jlink的DIO引脚

主板的VCC引脚——Jlink的VCC引脚

主板灯的GND引脚——Jlink的GND引脚

接上后开始下载，看图中进度条，当进度条显示dFlash Load finished at xxxxxxx时固件烧录完成。如果接上线后不进入下载模式，可拔掉电路板上的VCC线后重新插入即可。

实物展示

项目总结

代码只是对系统进行了简单的控制，可自行设计流水灯，动态灯，多色灯，闪烁灯。电机的速度也可以调节
经焊接、烧录及联调，各功能模块正常工作：按键响应灵敏，电机带动翅膀平稳开合，RGB灯珠色彩切换流畅，整机功耗合理，结构装配稳固，达到预期设计目标。
本项目综合运用了嵌入式控制、PCB设计、电机驱动及结构设计等多方面技能。后续可增加蓝牙模块实现手机控制，加入电流检测实现电机堵转保护，以及优化电池供电方案提升便携性。

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