STM32F1与STM32CubeIDE编程实例-倾斜开关(Tilt Switch)驱动

倾斜开关(Tilt Switch)驱动

倾斜传感器允许检测方向或倾斜度。倾斜传感器通常由某种空腔（圆柱形很流行，但并非总是如此）和内部的导电自由物质制成，例如一团水银或滚球。 空腔的一端有两个导电元件（极）。 当传感器的方向使该端向下时，质量会滚动到磁极上并使它们短路，充当开关投掷。倾斜开关有如下类型：

  • 水银开关：在试管中使用一滴水银。 传感器根据重力定位，以便在开关打开时水银从触点上移开。 传感器方向的变化导致珠子在管中滚动，接触两个触点并关闭开关。水银倾斜开关的优点是成本低且易于使用。缺点包括材料的毒性以及它们只能执行开/关功能。
  • 球笼开关：使用一个装在带有两个或多个触点的外壳单元中的小金属球。 当外壳倾斜时，球会使两个电触点短路，从而关闭开关。 可以向该设备添加多个触点，以便确定倾斜方向。
  • 力平衡传感器：力平衡传感器是倾斜计中经常使用的重力参考传感器。 该传感器由一个平衡系统组成，其中一个悬垂质量悬挂在两个位置检测器之间。 当质量块由于重力而试图沿倾斜方向移动时，质量块的位置由位置传感器检测并引起电流变化。
  • 固态传感器：固态传感器是微机电系统 (MEM)。 它们是带有可移动质量块板的微型设备，通过机械悬挂系统连接到参考框架上。
  • 电解倾斜传感器：电解倾斜传感器能够在各种应用中产生极其精确的俯仰和侧倾测量。 它们通过使用填充有导电流体的玻璃或陶瓷腔来发挥作用。 当传感器旋转时，电极之间会产生不平衡。 其中一个电极的不平衡与旋转角度成正比。
  • 电容式倾斜传感器：电容式倾斜传感器设计用于对倾斜和倾角进行非接触式测量。 电容器既可以用作传感器，也可以用作开关。 电容式感应独立于基材，并且在电容器的几何形状发生变化时依赖于电容的变化。
  • 加速度计：加速度计是用于测量、显示和分析加速度和振动的仪器。 它们可以用作倾斜传感器，但在倾斜方向上的分辨率有限，并且它们具有高功耗。

在这里插入图片描述

本次实例使用高灵敏角度开关SW-520D。模块输出的开关量取决于角度开关的导通与断开，当角度开关断开时，DO输出高电平，角度开关导通时，DO输出低电平。

1、倾斜开关配置

倾斜开关配置：

在这里插入图片描述

保存并生成代码。

2、倾斜开关驱动实现

1）基本定义

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/\*
 \* tilt\_switch.h
 \*
 \* Created on: Apr 22, 2022
 \* Author: jenson
 \*/

#ifndef \_\_TILT\_SWITCH\_H\_\_
#define \_\_TILT\_SWITCH\_H\_\_

#include <stdio.h>
#include <stm32f1xx\_hal.h>
#include "main.h"

typedef struct {
	uint16\_t id;
	GPIO_TypeDef \*GPIOx;           // 总线端口
	uint16\_t GPIO_Pin;             // 总线引脚
} tilt\_switch\_t;

/\*\*
 \*@brief 检查倾斜开关状态
 \*@param sensor 开关对象
 \*@return 当开关闭合时，返回1；否则，返回0
 \*/
uint8\_t tilt\_switch\_check(tilt\_switch\_t\* sensor);


#endif /\* TILT\_SWITCH\_TILT\_SWITCH\_H\_ \*/


2）倾斜开关状态检测

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/\*
 \* tilt\_switch.c
 \*
 \* Created on: Apr 22, 2022
 \* Author: jenson
 \*/
#include "tilt\_switch.h"

uint8\_t tilt\_switch\_check(tilt\_switch\_t \*sensor) {
	// 读取传感器输出电平
	if (HAL\_GPIO\_ReadPin(sensor->GPIOx, sensor->GPIO_Pin) == GPIO_PIN_SET) {
		return 1;
	}
	return 0;
}

3）主程序

在main.c文件中添加如下代码：

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/\* Private includes ----------------------------------------------------------\*/
/\* USER CODE BEGIN Includes \*/
#include <stdio.h>
#include "tilt\_switch/tilt\_switch.h"
/\* USER CODE END Includes \*/


/\* USER CODE BEGIN PV \*/
tilt\_switch\_t sensor;
/\* USER CODE END PV \*/

int main(void)
{
  /\* USER CODE BEGIN 1 \*/

  /\* USER CODE END 1 \*/

  /\* MCU Configuration--------------------------------------------------------\*/

  /\* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. \*/
  HAL\_Init();

  /\* USER CODE BEGIN Init \*/

  /\* USER CODE END Init \*/

  /\* Configure the system clock \*/
  SystemClock\_Config();

  /\* USER CODE BEGIN SysInit \*/

  /\* USER CODE END SysInit \*/

  /\* Initialize all configured peripherals \*/
  MX\_GPIO\_Init();
  MX\_USART1\_UART\_Init();
  /\* USER CODE BEGIN 2 \*/
  sensor.id = 1;
  sensor.GPIO_Pin = TILT_SWITCH_Pin;
  sensor.GPIOx = TILT_SWITCH_GPIO_Port;
  printf("\*\*\*\*STM32CubeIDE:Tilt Switch\*\*\*\*\r\n");
  /\* USER CODE END 2 \*/

  /\* Infinite loop \*/
  /\* USER CODE BEGIN WHILE \*/
  while (1)
  {
    /\* USER CODE END WHILE \*/

    /\* USER CODE BEGIN 3 \*/
	  if(tilt\_switch\_check(&sensor)){
		  printf("Tilt Switch toggled\r\n");
	  }
	  HAL\_Delay(10);
  }
  /\* USER CODE END 3 \*/
}

运行结果如下：

在这里插入图片描述

3、倾斜开关中断配置

前面的驱动代码是基于循环轮询实现，比较耗CPU。可以通过外部中断方式来对传感器输出信号进行检测。关于外部中断使用，请参考：

传感器的中断方式驱动配置如下：

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

4、倾斜开关中断方式驱动实现

1）基本定义

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/\*
 \* tilt\_switch.h
 \*
 \* Created on: Apr 22, 2022
 \* Author: jenson
 \*/

#ifndef \_\_TILT\_SWITCH\_H\_\_
#define \_\_TILT\_SWITCH\_H\_\_

#include <stdio.h>
#include <stm32f1xx\_hal.h>
#include "main.h"

/\*\*\*
 \* @brief 倾斜传感器中断回调
 \* @param sensor\_id 传感器编号
 \*/
typedef void (\*on_tilt_switch_callback)(uint16\_t sensor_id);

typedef struct {
	uint16\_t id;
	GPIO_TypeDef \*GPIOx;           // 总线端口
	uint16\_t GPIO_Pin;             // 总线引脚
	on_tilt_switch_callback callback; // 回调
} tilt\_switch\_t;


#endif /\* TILT\_SWITCH\_TILT\_SWITCH\_H\_ \*/


2）中断服务实现

在stm32f1xx_it.c文件中添加如下代码：

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/\* USER CODE BEGIN Includes \*/
#include "tilt\_switch/tilt\_switch.h"
/\* USER CODE END Includes \*/

/\* Private variables ---------------------------------------------------------\*/
/\* USER CODE BEGIN PV \*/
extern tilt\_switch\_t sensor;
/\* USER CODE END PV \*/

/\* USER CODE BEGIN 1 \*/
void HAL\_GPIO\_EXTI\_Callback(uint16\_t GPIO_Pin) {
	if(GPIO_Pin == sensor.GPIO_Pin){
		if(sensor.callback){
			sensor.callback(sensor.id);
		}
	}
}
/\* USER CODE END 1 \*/

3）主程序

在main.c文件中添加如下代码：

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/\* Private includes ----------------------------------------------------------\*/
/\* USER CODE BEGIN Includes \*/
#include <stdio.h>
#include "tilt\_switch/tilt\_switch.h"
/\* USER CODE END Includes \*/

/\* USER CODE BEGIN PFP \*/
void on\_tilt\_switch\_callback(uint16\_t sensor_id);
/\* USER CODE END PFP \*/

/\* Private user code ---------------------------------------------------------\*/
/\* USER CODE BEGIN 0 \*/
void on\_tilt\_switch\_callback(uint16\_t sensor_id){
	printf("Tilt Switch %d toggled\r\n");
}
/\* USER CODE END 0 \*/

int main(void)
{
  /\* USER CODE BEGIN 1 \*/

  /\* USER CODE END 1 \*/

  /\* MCU Configuration--------------------------------------------------------\*/

  /\* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. \*/
  HAL\_Init();

  /\* USER CODE BEGIN Init \*/

  /\* USER CODE END Init \*/

  /\* Configure the system clock \*/
  SystemClock\_Config();

  /\* USER CODE BEGIN SysInit \*/

  /\* USER CODE END SysInit \*/

  /\* Initialize all configured peripherals \*/
  MX\_GPIO\_Init();
  MX\_USART1\_UART\_Init();
  /\* USER CODE BEGIN 2 \*/
  sensor.id = 1;
  sensor.GPIO_Pin = TILT_SWITCH_Pin;
  sensor.GPIOx = TILT_SWITCH_GPIO_Port;
  sensor.callback = on_tilt_switch_callback;
  printf("\*\*\*\*STM32CubeIDE:Tilt Switch\*\*\*\*\r\n");
  /\* USER CODE END 2 \*/

  /\* Infinite loop \*/
  /\* USER CODE BEGIN WHILE \*/
  while (1)
  {
    /\* USER CODE END WHILE \*/

    /\* USER CODE BEGIN 3 \*/
	  
  }
  /\* USER CODE END 3 \*/
}

运行结果如下：

在这里插入图片描述

文章来源: https://iotsmart.blog.csdn.net/article/details/125361285