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老白2周前
基于 STM32 HAL 库的写字机基础设计与实现(入门) 一、项目概述 基于 STM32 单片机的写字机是一款通过程序控制机械结构实现自动书写的设备,核心是利用 STM32 的定时器、GPIO 等硬件资源,配合 HAL 库实现对步进电机、执行机构的精准控制。本设计不依赖特定开源项目,专注于基于 STM32 HAL 库的基础实现,适合新手从底层理解运动控制逻辑。 二、硬件系统设计 1. 核心控制模块 主控芯片:STM32F103C8T6(最小系统板),具备 3 个 16 位定时器(用于生成步进脉冲)、丰富 GPIO 和 USART 接口,满足基础控制需求。 开发环境:STM32CubeIDE(集成 HAL 库),支持图形化配置外设,简化底层驱动开发。 2. 运动驱动模块 步进电机:2 路 NEMA17 步进电机(X 轴 / Y 轴),每步角 1.8°,通过细分驱动提升精度。 驱动模块:A4988 步进驱动,支持 16 细分(每步 0.1125°),通过 DIR(方向)和 STEP(脉冲)引脚与 STM32 连接。 限位模块:2 个机械限位开关(X/Y 轴原点),连接至 STM32 的 GPIO 输入引脚,用于初始化定位。 3. 执行机构 笔架控制:SG90 舵机(角度 0-180°),通过 PWM 信号控制笔的抬升(90°)/ 落下(0°)。 供电:12V 直流电源(驱动电机)+ 3.3V(STM32 及舵机,通过 DC-DC 模块转换)。 4. 通信模块 串口通信:STM32 的 USART1(PA9/PA10),用于接收上位机发送的控制指令(波特率 115200)。 三、软件系统设计(基于 HAL 库) 1. 软件架构 采用分层设计,从上到下分为: 应用层:指令解析、运动规划 控制层:电机驱动、舵机控制、限位检测 硬件抽象层:HAL 库外设驱动(定时器、GPIO、USART) 2. 核心功能实现 (1)外设初始化(HAL 库配置) 定时器:TIM2(X 轴脉冲)、TIM3(Y 轴脉冲)配置为 PWM 输出模式,用于生成步进脉冲。 GPIO:配置 DIR 引脚为推挽输出,限位开关引脚为输入(带下拉电阻)。 USART:配置 USART1 为 115200 8N1 模式,开启中断接收。 ......
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