基于Stm32F101和Atmega8的投影机升降控制设计

　　摘 要： 提出了一种基于Atmega8 和Stm32F101 双处理器的投影机升降控制设计方案，介绍了其电路组成、功能以及软件流程。其中Atmega8 负责数据采集，Stm32F101 实现对电机的控制，处理器间通过I2C 总线进行通讯。系统采用了红外遥控或外部按键输入装置控制，也可以用PC 机联机控制。试验验证设计方案正确、有效，定点精度符合实用要求。

　　1 引言

　　投影机升降控制系统由Atmega8 数据采集电路、Stm32F101 控制电路、电动机旋转圈数检测模块、红外遥控接收发模块、外部按键模块以及外接抗干扰等电路构成。目标是对投影机等多媒体设备的升降控制。方案中能随时设置投影机到达的最高点和最低点的上限值，设置完毕后无论投影机在哪个位置，当按上升键时能到达设置的最高点，按下降键时能到达设置的最低点，按停止键时停止运动。采用粗调与微调相结合的 *** 作方式，长按 *** 作键3 秒时投影机连续升或降，松手时停止，主要用于粗调；短按 *** 作键时投影机升或降一定距离后自动停止，用于微调。当设置完后，用保存键保存设置，倘若没有保存设置，则设置点无效。红外遥控器既可设置运行参数，也可升降控制。

　　2 基本控制方法

　　通过结构体前两个元素值比较可以知道电机是否转动；通过3，4 元素比较可以精确定位投影位置，当相等时产生中断，命令电机停止转动；在后2 个元素中，当两引脚由00 到10 时，motor _ bit _ L 第0位置一，10 到11 时，第1 位置一，11 到01 时，第2 位置一，01 到00 时，第3 位置一，所以当低4位全为1 时表示电机逆时针转动一圈，顺时针转动一圈则由motor _ bit _ R 表示。

　　3 控制系统硬件设计

　　控制系统总体上分为信号采集与电动机控制两大部分。

　　如系统框图右侧Atmega8 主要用作红外传感器信号电平采集，当Stm32F101 控制电机升降时，电机圈数检测电路会通过红外传感器向Atmega8 输入信号，从而判断出电机的运行情况。左侧为Stm32F101 控制电机的升降部分。命令可以分别由红外遥控或者与PC 机联机后的按键方式输入。当Atmega8 采集红外传感器信号电平时，可以通过I2C总线与Stm32F101 传递信息，在投影机到达目的点时发出中断信号使Stm32F101 产生中断，处理相关的 *** 作。图中所示，通过串口可以方便读写2 个E2PROM 的内部数据。掉电保存模块采用的是CAT24WC16，即使在运行中突然停电，也能自动保存电机停电时刻的状态参数，即保存motor _state结构体变量。

　　

　　图1 控制器系统硬件结构图

　　3.1 电机圈数检测单元

　　此单元在整个系统中处于重要地位，在电机转轴一端套着半圆铁片，置于红外传感器发射端和接收端之间，当电机转动时铁片跟着旋转。圈数检测单元中有两个红外传感器，其中每个红外传感器由发射端和接收端组成。发射端和接收端之间被半圆铁片挡住时输出信号为低电平0，没有挡住时输出信号为高电平1.由于是半圆铁片，随着电机的不断旋转，Atmega8两个引脚接收红外传感器信号，不断循环地检测两引脚的输入电平。当两引脚的输入电平没有变化时代表电机没有转动，当变化状态为00，10，11，01 或者00，01，11，10 时，表明电机转动。状态顺序反映出电机顺时针或者逆时针方向旋转。

　　3.2 电机控制模块

　　图2 是Stm32F101 对电机控制的硬件原理图。

　　

　　图2 电机控制硬件结构图。

　　图中ULN2803A 是达林顿驱动器件， 受控于Stm32F101，MOTO_UD，MOTO_ON，SPK 直接与Stm32F101 连接，它们的作用分别是控制电机升降，控制电机工作还是停止，控制蜂鸣器响停。继电器RL303 工作时，电机工作在220V 交流下，反之则停止工作。而继电器RL302 常开时，从图中知道是控制电机升 *** 作，反之常闭是对电机降 *** 作。为了提高电机的安全性，还采取了升降保护，如图中连接有两个限位开关，分别是升、降限位保护，即当到达极限点时限位开关断开，导致电机停止工作，起到保护电路的作用。