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网站红色模板,wordpress分享按钮,旅游网站 静态模板,共享ip做网站#xff08;一#xff09;系统功能设计 STM32单片机自动迎客门红外感应步进电机语音播报41 本系统由STM32F103C8T6单片机核心板、语音播报、ULN2003步进电机控制、红外避障传感器、按键及电源组成。 1、红外探头检测到有人时#xff0c;自动门打开#xff08;步进电机向打开…一系统功能设计STM32单片机自动迎客门红外感应步进电机语音播报41本系统由STM32F103C8T6单片机核心板、语音播报、ULN2003步进电机控制、红外避障传感器、按键及电源组成。1、红外探头检测到有人时自动门打开步进电机向打开方向旋转一周人员进入语音播报欢迎。2、在开门的状态下检测不到人遮挡自动门关闭。3、在关门过程中再次检测到人遮挡会停止关门进行开门操作。防止夹到人。4、另外按键操作相当于门里的开关按下开关门打开门里人出来语音播报欢迎再次光临。二系统硬件系统分析设计1、STM32单片机核心电路设计STM32系列处理器是意法半导体ST公司生产的一种基于ARM 7架构的32位、支持实时仿真和跟踪的微控制器。选择此款控制芯片是因为本系统设计并非追求成本的最低或更小的功耗而是在实现本设计功能的前提下能够提供更丰富的接口和功能以便于设计实验系统各实验项目所需的外围扩展电路。此款控制芯片在完成单片机课程的学习后上手较为容易在医疗器械中应用广泛具有很好的学习、实验研究价值。一、STM32的主要优点1使用ARM最新的、先进架构的Cortex-M3内核2 优异的实时性能3 杰出的功耗控制4 出众及创新的外设5 最大程度的集成整合6 易于开发可使产品快速将进入市场二、STM32——最佳的平台选项对于使用同一平台进行多个项目开发而言STM32是最佳的选择1 从仅需少量的存储空间和管脚应用到需要更多的存储空间和管脚的应用2 从苛求性能的应用到电池供电的应用3 从简单而成本敏感的应用到高端应用4 全系列脚对脚、外设及软件的高度兼容性给您带来全方位的灵活性。您可以在不必修改您原始框架及软件的条件下将您的应用升级到需要更多存储空间或精简到使用更少存储空间/ 或改用不同的封装的规格。STM32F103C8T6单片机核心板接口电路图如下图所示。。STM32单片机核心板接口原理图STM32单片机实物图如下图所示。STM32单片机核心板实物图2、NY3P065BP8语音芯片电路设计此系列语音芯片是技针对市场推出的一款具有 PWM 输出的 OTP 语音标准芯片。共有 3 个 IO 口外围最低仅需要一个 104 电容就可以稳定的工作产品方案成本极低。此语音芯片内置电阻没有外围元件外围电路只需要一个 104 电容。整个方案的费用为您节省 30%-50%左右。一、优势说明1工作电压 2.2-5.5V适用范围很宽。2输出方式PWM3您可以根据你的音乐时间和采样来选择芯片的时间有10S 16S 32S 65S 87S 115S 脚位兼容4有 8PINDIP8 或者 SOP8 封装片或者裸片可以选择。5可以烧录裸片出货的 OTP 语音芯片不需要光罩费。6喇叭是8欧-16欧范围内的任何喇叭建议0.25-1W内7此芯片是特定的固定标准模块可以通过单片机最少 2 个 IO 口控制多达 128 段声音任意调用和组合的语音标准芯片。8通常最常用的控制方式是 3 个 IO现针对此模式做一个详细的原理说明。以方便调试。控制原理说明此控制方式是采用了模拟串行的控制方式。如需要播放第几个地址的内容就发送几个脉冲大于 50us 即可建议采用 100us 左右下同的原理可以快速的控制多达 128 段地址的任意组合。模拟串行工作时各 IO 的作用1BUSY芯片工作时播放声音输出低电平停止工作或者待机时保持高电平2DATA接受控制脉冲的脚位。收到几个脉冲就播放第几个地址的内容3REST任何时候收到一个脉冲的时候可以使芯片的播放指针归零就是是 DATA 的脚位恢复到初始状态同时即刻是芯片停止进入待机状态工作示例例如现在需要播放第十段声音。单片机控制原理是先发送一个复位脉冲到 RSTRest脚接着发送 10 个脉冲到 DATA 脚。芯片即刻工作播放第十段的声音如果需要播放第五段的声音则是先发送一个复位脉冲到 REST 脚接着发送 5 个脉冲到 DATA 脚。芯片即刻工作播放第 5 段的声音例如需要连续播放第十段和第五段声音先发送一个复位脉冲到 REST 脚接着发送 10 个脉冲到DATA 脚。芯片即刻工作播放第十段的声音同时单片机判断语音芯片的 BUSY 是否是高电平如果不是则一直等待如果是高电平则发送一个复位脉冲到 RST 脚接着发送 5 个脉冲到 DATA 脚。芯片即刻工作播放第 5 段的声音.依此类推。二、芯片参数1工作电压1.8V-6.2V2精准的内阻震荡/- 1%3高清PWM音频输出4DIP8/SOP8/DIP14封装5MCU串口控制和按键控制6灵活的输出模式7I/O可提供较大输入出电流8支持单键播放/停止9支持长按住停止功能10支持一键顺序/随机播放11最大支持128段语音播放12 可调的语音播放速度13插入静音不占内存14支持低电压复位LVR1.5V15提供快速烧录模式三、应用范围1家电行业电磁炉、电饭煲、冰箱、洗衣机、空调、风扇等等2安防报警倒车雷达、叉车报警器、家庭防盗等3医疗器械弱视治疗仪、血压计、臭氧治疗仪等等4广告媒体语音广告牌、镜子广告机、迎宾器等等5玩具系列语音识别、小汽车布娃娃等等6智能交通一卡通设备、红绿灯提醒等等7交通工具语音电动车语音公交站等8单片机控制可达128段语音四、芯片引脚说明11 脚 是去耦可以接一个 104 对地23 脚直接接喇叭34 脚电源正极 5 脚电源负极46 脚可以定义输入来控制语音也可以定于输出见上描述57 脚只能作为输入68 脚可作为输入也可以作为输出芯片脚位图和时序图如下。芯片脚位图芯片时序图五、芯片经典电路图如下图所示芯片经典电路图1如图连接后任何时候按照按键 K2.都会有声音出现同时 LED 亮。停止工作的时候LED 熄灭连续按下 K2则可以一直跟换不同的声音停止按下后则会播放最后指向的这段声音任何时候按下 RST都可以是正在播放的声音即刻停止。2注意DATA 和 REST 不能同时按下单片机控制的时候也不能同时出现高电平如果有一个按键先按下并一直保持则会使后来触发的其他按键无效单片机控制的时候也需要注意。在本电路设计中通过单片机控制芯片DATA 和 REST引脚来实现语音信息的播放其电路图如下图所示图中电容均为滤波作用。芯片电路图3、5V电平信号与3.3V电平信号逻辑匹配电路设计由于NY3P065BP8语音芯片电路为5V电压驱动其控制引脚需要5V电压信号而STM32单片机是3.3V单片机无法驱动5V的信号故需要逻辑电平屁匹配电路。通过逻辑匹配电路就可以实现3.3V单片机信号控制5V电压信号。当单片机引脚输出信号为高电平时三极管导通此时5V信号输出引脚为稳定的5V电压信号。当单片机引脚输出信号为第电平时三极管断开此时5V信号输出引脚为低电平信号。进而实现了信号的逻辑匹配。其驱动电路的原理图如下图所示电阻为限流电阻。5V与3.3V电平信号逻辑匹配电路原理图4、按键电路含上拉电阻设计轻触按键是按键产品下属的一款分类产品它其实相当于是一种电子开关只要轻轻的按下按键就可以是开关接通松开时是开关就断开连接实现原理主要是通过轻触按键内部的金属弹片受力弹动来实现接通和断开的。在本系统中按键作为系统的输入起到了人机交互的枢纽作用。按键的单片机控制引脚默认为高电平当按键按下后单片机的相关引脚则变成低电平。进而实现对系统的手动输入。其电路原理图如下图所示。电路中电阻作用为上拉电阻保证按键信号的稳定输出一般使用中考虑到电路简化可以删除上拉电阻不焊接。注意按键个数可变。按键电路原理图5、E18-D80NK红外避障传感器模块电路设计E18-D80NK-N 这是一种集发射与接收于一体的光电传感器发射光经过调制后发出接收头对反射光进行解调输出。有效的避免了可见光的干扰。透镜的使用也使得这款传感器最远可以检测 80 厘米距离的问题由于红外光的特性不同颜色的物体能探测的最大距离也有不同白色物体最远黑色物体最近。检测障碍物的距离可以根据要求通过尾部的电位器旋钮进行调节。该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便等特点可以广泛应用于机器人避障、流水线计件等众多场合。应用案例生产线货物自动计数设备、多功能提醒器、走迷宫机器人等。一、模块参数说明1光感式传感器光电开关NPN常开2红色VCC 黑色GND —黄色OUT 信号输出。3工作电压5VDC4工作电流10-15mA5驱动电流100mA6感应距离3-80CM可调7颜色橙黄色8直径:18MM9长度:45MM10引线长度:25CM。11消耗电流 DC25mA12响应时间 2ms13检测物体透明或不透明体14工作环境温度-25℃~55℃15标准检测物体太阳光10000LX以下 白炽灯3000LX以下16外壳材料塑料二、模块接口说明1棕色线 外接5V电压VCC。2蓝线 外接GND3黑线 数字量输出接口0和1E18红外避障传感器模块接口原理图如下图所示。E18红外避障传感器模块接口原理图E18红外避障传感器模块实物图如下图所示。E18红外避障传感器模块实物图6、28BYJ-48步进电机驱动电路设计步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机是现代数字程序控制系统中的主要执行元件应用极为广泛。在非超载的情况下电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数而不受负载变化的影响当步进驱动器接收到一个脉冲信号它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度称为“步距角”它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量从而达到准确定位的目的同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度从而达到调速的目的。虽然步进电机已被广泛地应用但步进电机并不能像普通的直流电机交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机作为执行元件是机电一体化的关键产品之一广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展步进电机的需求量与日俱增在各个国民经济领域都有应用。本系统选择4相5线的5V步进电机。型号为28BYJ-48。其具体参数如下。1直径28mm2电压5V3步进角度5.625 x 1/644减速比1/64由于单片机的驱动能力弱故选择ULN2003来驱动步进电机。ULN2003 是高耐压、大电流复合晶体管阵列由七个硅NPN 复合晶体管组成ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003 工作电压高工作电流大灌电流可达500mA并且能够在关态时承受50V 的电压输出还可以在高负载电流并行运行。ULN2003内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管可用来驱动继电器。通常单片机驱动ULN2003时上拉2K的电阻较为合适同时COM引脚应该悬空或接电源。具体驱动电路原理图如下。步进电机驱动电路原理图步进电机实物如下。步进电机实物图三STM32单片机系统软件设计1、编程语言选择由于整个程序比较复杂且计算量较大用到了较多的浮点数计算所以程序的编写采用了C语言。对于大多数单片机使用C语言这样的高级语言与使用汇编语言相比具有如下优点:1不需要了解处理器的指令集也不必了解存储器结构。2寄存器分配和寻址方式由编译器进行管理编程时不需要考虑存储器的3地址和数据类型等细节。4指定操作的变量选择组合提高了程序的可读性。5可使用与人的思维更相近的关键字和操作函数。6与使用汇编语言相比程序的开发和调试时间大大缩短。7C语言的库文件提供了许多标准的例程。8通过C语言可实现模块化编程技术从而可将已编制好的程序加到 新程序中。9C语言可移植性好且非常普及C语言编译器几乎适用于所有的目标系统己完成的项目可以很容易的转换到其它的处理器或环境中与汇编语言相比C语言在功能上、结构性、可读性、可移植性、可维护性上有明显的优势易学易用。2、Keil程序开发环境本设计中单片机开发环境是KeilKeil是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统与汇编相比C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案通过一个集成开发环境μVision将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程那么Keil几乎就是你的不二之选即使不使用C语言而仅用汇编语言编程其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。其中Keil有以下特点1Keil软件同时支持WINXP和WIN7等多种操作系统提供了丰富的库函数和功能强大的开发工具。2Keil可以完成从编辑、编译、到连接、调试的一套开发流程。Keil软件界面如下图所示。Keil uVision5开发界面图3、FlyMcu程序烧录软件介绍FlyMcu是一款好用的stm32烧录程序软件对于专业的单片机开发者来说应该非常适用软件可以广泛地应用于电路编程(ICP)和应用编程(IAP)领域支持进行编程、校验、读器件信息。可以通过下载器即CH340等串口烧写模块下载单片机程序。单片机开发板、下载器以及PC连接好后首先需要在软件中选择串口号然后选择项目程序“hex”文件所在的地址最后就可以点击开“开始编程P”按钮即可下载程序。具体下载界面如下图所示。烧录软件下载界面4、CH340串口程序烧写模块介绍本设计通过CH340串口烧写模块实现对单片机程序的烧写。CH340串口烧写模块使用USB接口十分方便的解决了笔记本电脑用户对STC系列单片机的程序烧写问题本下载器低价格、高性能是开发 STC 系列单片机的首选优秀工具。一、CH340串口烧写模块特点1支持 USB1.1 或 USB2.0 通信2全面支持 WIN98、 WINME、 WIN2000、 WINXP、 VISTA、 WIN7 等操作系统3采用 USB 口供电4在对芯片编程时可以使用目标系统本身电源也可以使用编程器从 USB 口取电供给目标板但应保证目标板电流不大于500mA以免不能正常编程5编程完成不影响目标板的程序运行6支持 STC 全系列芯片烧录7编程器提供 3.3V 与 5V 的电压输出接口8速度比并口编程更快更稳定更方便笔记本电脑用户使用9采用进口原装芯片 能进行高速稳定编程模块如下图所示。CH340串口烧写模块二、CH340串口烧写模块引脚说明15V 5V输出因有USB电源线故本开发板不接不需要2VCC 本开发板不接不需要33V3 3.3V输出本开发板不接不需要4TXD 接单片机的RXD引脚5RXD 接单片机的RXD引脚6GND 接GND。三、CH340串口烧写模块与单片机的具体接线图如下表所示。CH340模块 单片机开发板TXD RXD单片机引脚PA10RXD TXD单片机引脚PA9GND GNDCH340串口烧写模块与单片机接线文章底部可以获取博主的联系方式获取源码、查看详细的视频演示或者了解其他版本的信息。所有项目都经过了严格的测试和完善。对于本系统我们提供全方位的支持包括修改时间和标题以及完整的安装、部署、运行和调试服务确保系统能在你的电脑上顺利运行。