2024年电子设计大赛H题用stm32f103c8t6单片机、mpu6050、mg310电机、L9110s四路电机驱动、12v电源、七路灰度传感器、高电平触发蜂鸣器、led、按键、AMS1117-5v降压芯片实现，写出详细硬件连接和代码程序

<think>嗯，用户的问题是关于如何使用STM32F103C8T6单片机、MPU6050、MG310电机等硬件来实现电子设计大赛H题的详细硬件连接和代码程序。用户还提到了L9110s驱动、12V电源、灰度传感器、蜂鸣器、LED按键、AMS1117-5V这些组件。首先，我需要整理这些硬件的连接方式，确保各个模块能够正确工作。 首先，电源部分。用户有12V电源，而STM32和很多传感器都是5V或3.3V的，所以需要AMS1117-5V来降压。AMS1117-5V将12V转为5V，然后STM32的3.3V由内部稳压器处理。需要确认AMS1117的输入输出是否正确连接，避免电压问题损坏单片机。 接下来是MPU6050的连接。MPU6050使用I2C通信，所以需要连接到STM32的I2C引脚，比如PB6和PB7。同时，它的VCC接5V，但要注意有些MPU6050模块可能自带稳压，直接接5V没问题，而STM32的I2C引脚是3.3V电平，需要确认是否电平兼容，可能需要上拉电阻。 然后是L9110s驱动MG310电机。L9110s是双H桥驱动，每个通道控制一个电机。MG310电机是12V的，所以L9110的VCC接12V电源，而控制信号来自STM32的GPIO，比如PA0和PA1。需要确保STM32的GPIO输出PWM信号来控制电机速度和方向，同时PWM频率要合适，避免电机噪音或发热。 灰度传感器通常输出模拟信号，需要连接到STM32的ADC引脚，比如PA2和PA3。用户可能需要多个灰度传感器，所以得分配足够的ADC通道。蜂鸣器可以用一个GPIO控制，比如PC13，加上三极管驱动，因为STM32的IO电流可能不够。LED和按键部分，按键需要接上拉或下拉电阻，LED则串联限流电阻，连接到GPIO，比如PC14和PC15。 硬件连接图方面，需要画出各个模块的连接，确保电源、地、信号线正确。代码部分需要初始化各个外设，比如I2C用于MPU6050，ADC读取灰度传感器，PWM控制电机，GPIO控制蜂鸣器和LED。还要处理MPU6050的数据，可能用到滤波算法，比如用户之前提到的互补滤波。 用户可能还需要电机控制逻辑，比如根据灰度传感器的数据调整电机转向，或者通过MPU6050的姿态数据来稳定某些部分。代码示例需要包括这些初始化步骤和主循环中的逻辑处理。同时，需要注意代码的模块化，比如分开传感器读取、电机控制、状态显示等部分。 可能遇到的问题包括I2C通信失败，电机驱动不响应，ADC读数不稳定等。需要检查接线是否正确，电源是否稳定，代码中的引脚配置是否匹配。此外，PWM占空比和频率的设置也会影响电机性能，需要调试找到合适的参数。 最后，用户可能需要更详细的代码示例，比如如何读取MPU6050的数据，如何生成PWM信号，如何处理多个传感器的输入，以及如何根据这些输入控制电机。还要考虑系统的实时性和稳定性，可能需要使用中断或者定时器来定时采样传感器数据，确保及时响应。</think>### 硬件连接说明 #### 1. 电源模块 - **12V电源** → **L9110S电机驱动模块**的VCC引脚（驱动MG310电机） - **AMS1117-5V** → 将12V降压至5V，为STM32、MPU6050、灰度传感器、蜂鸣器等供电 - **STM32F103C8T6**的3.3V由内部LDO从5V降压得到 #### 2. 核心模块连接 | STM32引脚 | 外设模块 | 功能说明 | |-----------|-----------------|------------------------| | PA0, PA1 | L9110S的A-1A/1B | 控制电机方向与PWM信号 | | PB6, PB7 | MPU6050的SCL/SDA| I2C通信（需4.7k上拉） | | PA2, PA3 | 灰度传感器输出 | 模拟输入（ADC1_IN2/3） | | PC13 | 蜂鸣器 | 通过三极管驱动 | | PC14, PC15| LED与按键 | GPIO输入/输出 | #### 3. 电机驱动 - **MG310电机** → **L9110S**的A/B通道输出 - **L9110S逻辑供电** → 5V（与STM32共地） ### 代码框架示例 #### 1. 初始化代码（基于HAL库） ```c // MPU6050初始化 void MPU6050_Init(void) { HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, MPU6050_ADDR, PWR_MGMT_1, 1, 0x00, 1, 100); HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, MPU6050_ADDR, GYRO_CONFIG, 1, 0x18, 1, 100); // ±2000dps } // PWM初始化（控制电机速度） void PWM_Init(void) { TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0}; htim2.Instance = TIM2; htim2.Init.Prescaler = 71; // 1MHz时钟 htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim2.Init.Period = 999; // 1kHz频率 HAL_TIM_PWM_Init(&htim2); sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1; sConfigOC.Pulse = 500; // 50%占空比 HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1); HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1); } ``` #### 2. 主控制逻辑 ```c int main(void) { // 初始化外设 HAL_Init(); SystemClock_Config(); MX_GPIO_Init(); MX_I2C1_Init(); MX_ADC1_Init(); MX_TIM2_Init(); MPU6050_Init(); while (1) { // 读取传感器数据 int16_t accel[3], gyro[3]; MPU6050_ReadAccel(accel); MPU6050_ReadGyro(gyro); // 灰度传感器处理 uint16_t gray_val = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); // 电机控制（示例：根据加速度计X轴控制转速） if (accel[0] > 1000) { __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, 700); // 加速 } else { __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, 300); // 减速 } HAL_Delay(10); } } ``` ### 关键设计要点 1. **电源隔离**：电机驱动电源（12V）与逻辑电路（5V）需通过二极管隔离，避免反向电流[^3] 2. **传感器滤波**：MPU6050数据建议使用一阶互补滤波（参考代码片段）： $$ \text{Angle} = 0.98 \times (\text{Angle} + \text{Gyro} \times dt) + 0.02 \times \text{Accel} $$ 3. **电机保护**：L9110S需增加续流二极管防止反向电动势损坏芯片[^4]