STM32F1与STM32CubeIDE编程实例-振动传感器驱动

振动传感器驱动

振动传感器，也称为压电传感器，有多种类型，用于测量设备或系统的加速度、压力、振动变化。振动传感器有如下类型：

  • **涡流( Eddy Current)**：涡流或电容式位移传感器是一种非接触式振动传感器类型，它产生磁场以测量导电部件中的位置变化。这种振动传感器要求传感对象足够大，然后才能进行一般传感。
  • 速度类感器：速度传感器是一种振动传感器类型，通过使用在线圈内移动的磁铁产生的电流进行高温测量。由于与加速度计和陀螺仪传感器相比，它对放大器过载的敏感性较低，因此很受欢迎，因此速度传感器不能乱用！
  • **应变计传感器( Strain Guage Sensor)**：应变计传感器是一种振动传感器类型，它通过将力、压力、张力或重量转换为电阻变化来测量机械上的应变。它主要用于机械应用和具有曲面的物体。
  • 压电加速度计传感器：也许最优选的振动传感器类型是压电加速度传感器。 多功能、宽动态范围，支持许多潜在应用，如振动传感器报警、安全系统、工业用途等。

振动传感器可用于广泛的应用，尽管它仅取决于使用的振动传感器的类型。 每种类型振动传感器的特点将决定可以使用哪些合适的应用程序。

在这里插入图片描述

本实例使用SW-420振动模块，它可以工作在3.3V到5V之间。 传感器使用 LM393 比较器检测超过阈值点的振动并提供数字数据，逻辑低或逻辑高，0 或 1。在正常工作期间，传感器提供逻辑低，当检测到振动时，传感器提供逻辑高。 模块中提供三个外围设备，两个 LED，一个用于电源状态，另一个用于传感器输出。 此外，还提供一个电位器，可进一步用于控制振动的阈值点。 在本项目中，我们将使用 5V 为模块供电。

1、振动传感器配置

振动传感器配置：

在这里插入图片描述

保存配置并生成代码。

2、振动传感器驱动实现

1）基本定义

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/\*
 \* vibration\_sensor.h
 \*
 \* Created on: Apr 22, 2022
 \* Author: jenson
 \*/

#ifndef \_\_VIBRATION\_SENSOR\_H\_\_
#define \_\_VIBRATION\_SENSOR\_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
} vibration\_sensor\_t;

/\*\*
 \*@brief 检查振动开关状态
 \*@param sensor 开关对象
 \*@return 当开关闭合时，返回1；否则，返回0
 \*/
uint8\_t vibration\_sensor\_check(vibration\_sensor\_t\* sensor);


#endif /\* \_\_VIBRATION\_SENSOR\_H\_\_ \*/


2）振动传感器状态检测

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

uint8\_t vibration\_sensor\_check(vibration\_sensor\_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 "vibration\_sensor/vibration\_sensor.h"
/\* USER CODE END Includes \*/

/\* USER CODE BEGIN PV \*/
vibration\_sensor\_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 = VIBRATION_SENSOR_Pin;
	sensor.GPIOx = VIBRATION_SENSOR_GPIO_Port;
	printf("\*\*\*\*STM32CubeIDE:Vibration Sensor\*\*\*\*\r\n");
	/\* USER CODE END 2 \*/

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

		/\* USER CODE BEGIN 3 \*/
		if (vibration\_sensor\_check(&sensor)) {
			printf("Vibration Sensor toggled\r\n");
		}
		HAL\_Delay(10);
	}
	/\* USER CODE END 3 \*/
}


将传感器连接到开发板，并在传感器周围产生震动，将得到如下运行结果：

在这里插入图片描述

3、振动传感器中断配置

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、振动传感器中断方式驱动实现

1）基本定义

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/\*
 \* vibration\_sensor.h
 \*
 \* Created on: Apr 22, 2022
 \* Author: jenson
 \*/

#ifndef \_\_VIBRATION\_SENSOR\_H\_\_
#define \_\_VIBRATION\_SENSOR\_H\_\_
#include <stdio.h>
#include <stm32f1xx\_hal.h>
#include "main.h"

/\*\*\*
 \* @brief 振动传感器中断回调函数
 \* @param sensor\_id 传感编码
 \*/
typedef void (\*vibration_sensor_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
	vibration_sensor_callback callback; // 回调
} vibration\_sensor\_t;


#endif /\* \_\_VIBRATION\_SENSOR\_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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/\* Private includes ----------------------------------------------------------\*/
/\* USER CODE BEGIN Includes \*/
#include "vibration\_sensor/vibration\_sensor.h"
/\* USER CODE END Includes \*/

/\* Private variables ---------------------------------------------------------\*/
/\* USER CODE BEGIN PV \*/
extern vibration\_sensor\_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 "vibration\_sensor/vibration\_sensor.h"
/\* USER CODE END Includes \*/

/\* USER CODE BEGIN PV \*/
vibration\_sensor\_t sensor;
/\* USER CODE END PV \*/

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

/\* Private user code ---------------------------------------------------------\*/
/\* USER CODE BEGIN 0 \*/
void on\_vibration\_sensor\_callback(uint16\_t sensor_id){
	printf("Vibration Sensor %d toggled\r\n",sensor_id);
}
/\* 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_vibration_sensor_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 \*/
}

程序运行结果如下：

在这里插入图片描述

文章来源: https://iotsmart.blog.csdn.net/article/details/125380681