代码收藏家 STM32继电器驱动开发指南：零基础入门详解，第五十六步
| 主题 | 内容 | 教学目的/扩展视频 |
|---|---|---|
| 继电器 | 电路原理，跳线设置，驱动程序，调用控制。 | 能控制开关即可。做温控继电器项目。 |
师从洋桃电子，杜洋老师
📑文章目录
（图1：开发板与继电器部分连接示意图）
一、继电器核心原理图解
+-----------------+
| 控制电路 |
| (STM32 GPIO) |
+--------+--------+
|
▼
+----------+----------+
| 驱动电路 |◄──续流二极管
| (ULN2003/晶体管) |
+----------+----------+
|
▼
+-----------------+ | +-----------------+
| 线圈通电 | | | 触点动作 |
| 产生电磁场 | +───►| 常开触点闭合 |
| 12V/24V DC | | 控制大电流回路 |
+-----------------+ +-----------------+
二、四大核心应用场景
- 智能家居控制：空调/灯具远程开关
- 工业设备隔离：PLC与强电设备间信号隔离
- 安全保护系统：过压/过流自动切断
- 电路转换枢纽：多路信号切换控制
三、STM32驱动电路设计要点
3.1 典型驱动方案对比
| 驱动类型 | 优点 | 缺点 | 适用电流范围 |
|---|---|---|---|
| 晶体管驱动 | 成本低、体积小 | 需外置保护电路 | <500mA |
| ULN2003驱动 | 集成保护、多路复用 | 占用PCB面积较大 | <500mA×7路 |
| 光耦隔离驱动 | 完全电气隔离 | 需要双电源供电 | <100mA |
3.2 ULN2003典型接线
+5V
│
├──► ULN2003输入
STM32 PA13├──► IN1
│
├──► ULN2003输出
└──► COM端接继电器线圈+
│
继电器线圈- ────────┘
四、STM32驱动程序深度解析
4.1 关键配置代码（relay.c）
// JTAG功能禁用（关键！）
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_Disable, ENABLE);
// GPIO初始化配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = RELAY1 | RELAY2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 高速模式
4.2 控制函数工作流程
低电平触发
按键A
按键B
按键检测
判断按键类型
置位RELAY1=1
复位RELAY1=0
PA14输出高电平
PA14输出低电平
驱动电路导通
驱动电路截止
五、工业级应用案例：三相电机控制
5.1 硬件连接方案
STM32F103
│
├──PA14──► ULN2003-1──► 继电器1(接触器)
├──PA13──► ULN2003-2──► 继电器2(过热保护)
└──PB5───► ULN2003-3──► 继电器3(急停回路)
5.2 安全增强代码
#define RELAY_SAFETY_CHECK() (GPIO_ReadInputDataBit(SAFE_PORT, SAFE_PIN))
void Relay_Control(u8 ch, u8 state){
if(RELAY_SAFETY_CHECK()){ // 安全联锁检测
GPIO_WriteBit(RELAYPORT, ch, (BitAction)state);
// 添加状态反馈校验
if(state != GPIO_ReadOutputDataBit(RELAYPORT, ch))
Error_Handler();
}
}
六、开发注意事项
6.1 调试排错指南
| 故障现象 | 检测点 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 继电器不动作 | PA13/PA14电压电平 | 检查JTAG是否成功禁用 |
| 触点火花明显 | 负载电流峰值 | 并联RC吸收电路(100Ω+0.1μF) |
| MCU异常复位 | 电源纹波 | 增加100μF电解电容滤波 |
6.2 抗干扰设计
- 电源隔离：采用DC-DC隔离模块
- 信号滤波：GPIO串联100Ω电阻
- PCB布局：继电器远离MCU至少3cm
- 地线处理：数字地与功率地单点连接
七、进阶应用：PWM软启动
// 电机软启动控制
void Motor_SoftStart(uint8_t relay_pin){
for(int duty=0; duty<=100; duty+=5){
PWM_SetDuty(duty); // PWM频率建议1-5kHz
delay_ms(50);
if(duty == 100)
GPIO_SetBits(RELAYPORT, relay_pin);
}
}
八、相关资源
[1] 洋桃电子B站课程-STM32入门100步
[2] STM32F103xx官方数据手册
[3] STM32F103X8-B数据手册（中文）
[4] STM32F103固件函数库用户手册（中文）
[5] ULN2003L 数据手册
[6] 按键控制继电器程序
[7] 继电器的原理与驱动程序.pptx
总结
本文系统讲解了STM32驱动继电器的完整实现方案，核心要点包含：
- JTAG功能重映射：通过AFIO时钟配置释放调试接口的GPIO功能
- 硬件电路设计：晶体管/ULN2003驱动电路与电气隔离方案选型
- 安全控制机制：状态反馈校验与软启动PWM控制实现
- 工业级应用扩展：三相电机控制系统的多路继电器集成方案
开发过程中需特别注意：
通过本文介绍的控制策略，可构建从基础电器控制到复杂工业设备管理系统的完整解决方案，为物联网与自动化领域提供可靠的执行层支持。
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📌 下期预告：下一期将探讨步进电机的原理与驱动，欢迎持续关注！
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实测开发版：洋桃1号开发版（基于STM32F103C8T6）
更新日志：v1.0 初始版本（2025-03-08）
作者：触角01010001
