利用STM32控制流水灯以及直流电机正反转

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55人浏览 · 2026-10-18 15:06:31

2601_97252962 · 2026-10-18 15:06:31 发布

本文基于STM32F103C8T6单片机，搭配L298N电机驱动模块，完成流水灯效果与直流电机正反转控制实验，包含硬件接线、CubeMX配置、HAL库代码、烧录调试完整流程，为具身智能小车基础实验。

一、前言

在掌握STM32点灯基础实验后，进一步学习IO口驱动外设。本次实验同时实现LED流水灯与直流电机的启停、正反转控制，理解GPIO输出原理，认识L298N驱动芯片，掌握电机控制时延时保护，防止电流冲击损坏硬件。

二、最终效果与整体流程

1. 流水灯：4个LED灯依次点亮、循环流动。

2. 电机动作：电机正转 → 延时停止 → 电机反转 → 延时停止。

3. 整体逻辑：单片机GPIO输出高低电平，一方面控制LED亮灭；另一方面输出电平给L298N，控制电机转向。

注意：电机正反转切换前，加入停止延时，避免瞬间大电流冲击，保护驱动模块和电源。

三、硬件准备与接线

硬件清单

STM32F103C8T6最小系统板、L298N电机驱动模块、直流电机、LED灯×4、220Ω电阻、杜邦线、5V电源。

接线说明

1. LED：LED正极串联220Ω电阻，接STM32 GPIO引脚，负极接GND。

2. L298N驱动：

- IN1、IN2 接STM32两个GPIO口，用来控制电机转向

- L298N 12V供电接外部电源，5V可给板载供电，共地（GND必须相连！）

- OUT1、OUT2 接直流电机两端

四、软件环境

1. STM32CubeMX：图形化配置单片机引脚，生成工程代码

2. Keil MDK：编写、编译C代码，生成hex文件

3. XISP烧录软件：将hex文件烧录进STM32芯片

五、CubeMX图形化配置

1. 选择芯片：STM32F103C8T6

2. RCC配置：开启外部高速晶振HSE

3. SYS配置：调试接口选择Serial Wire

4. GPIO配置：

- LED对应引脚设置为 GPIO_Output 推挽输出

- L298N的IN1、IN2引脚设置为 GPIO_Output 推挽输出

5. 时钟树配置：系统时钟72MHz

6. 工程设置：生成工程，选择HAL库，生成代码。

六、核心代码
#include "main.h"
#include "gpio.h"
#include "delay.h"

//流水灯+电机控制主函数
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();

while (1)
{
//=====流水灯程序=====
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(300);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(300);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(300);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(300);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET);

//=====直流电机正转=====
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(1000);

//电机停止
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(500);

//=====直流电机反转=====
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(1000);

//电机停止
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(500);
}
}
七、烧录与调试

1. Keil编译代码，生成 .hex 文件

2. 打开XISP软件，选择对应芯片，加载hex文件

3. STM32通过串口连接电脑，点击下载烧录

4. 上电测试：观察LED流水效果，电机正转、暂停、反转循环。

八、实验总结

本次实验熟悉STM32的GPIO输出控制原理，学会L298N驱动直流电机。

1. GPIO输出高低电平可以控制LED亮灭和电机转向；

2. 电机切换转向前必须延时停机，防止冲击电流烧毁器件；

3. 硬件共地是非常关键的一点，不共地会导致电机控制异常。
本实验是智能小车、具身智能机器人的基础实验。