SmartMassager_STM32

STM32 智能按摩器控制系统项目

项目概述

本项目基于 STM32 微控制器开发的智能按摩器控制系统，集成了串口屏显示、FreeRTOS 实时操作系统、MP3语音提示、定时倒计时、多档位电机控制等功能。系统支持完整的按摩操作流程，包括定时设定、档位调节、加热控制等，并通过语音提示提供友好的用户交互体验。

硬件平台

• 主控芯片: STM32F103XE 系列微控制器
• 显示屏: JC 系列串口屏（通过 USART1 通信，波特率 115200）
• MP3模块: 通过 USART3 通信（波特率 9600）
• 电机控制: TIM3 PWM 输出（三档 PWM：75% / 85% / 95%）
• 加热控制: TIM1 CH1 PWM 输出（占空比 300）
• 操作系统: FreeRTOS 实时操作系统
• 调试工具: ST-LINK

功能特性

核心功能

1. 定时倒计时系统

• 支持 0→10→20→30→0 分钟循环定时设定
• 实时倒计时显示，动态更新剩余时间
• 定时结束自动停止所有设备（电机、加热）
• 运行中按下定时键可取消定时并停止

2. MP3语音提示系统

• 18个预设语音文件，覆盖所有操作场景
• 支持播放控制：播放指定索引曲目、停止、暂停、设置音量、切换音源
• 自动校验和计算，确保通信可靠性
• 语音提示包括：欢迎语、定时设定、档位变化、加热开关、错误提示等

3. 多档位电机控制

• 三档力度调节：75%（一档） / 85%（二档） / 95%（三档）
• 启动冲击时间：1500ms
• 降档平滑过渡：800ms 适应时间 + 100% PWM 冲击
• 精确的 PWM 通道控制：Motor_StartAll() / Motor_StopAll()
• 优化一档力度从 65% 提升至 75%，改善低速按摩效果

4. 加热控制

• PWM 控制加热输出（TIM1 CH1，占空比 300）
• 开关状态实时显示
• 配合语音提示反馈

5. 分区屏幕显示

• Zone1: 显示时间状态（停止 / 设定时间 / 剩余时间倒计时）
• Zone2: 显示按摩档位（停止 / 一档 / 二档 / 三档）
• Zone3: 显示加热状态（开启 / 关闭）
• 动态生成剩余时间 GBK 字符串（"时间:剩余XX分"）
• 状态变化时才更新屏幕，优化性能

6. LED指示灯

• RUN_LED: 运行时以 500ms 周期闪烁，停止时熄灭
• ERR_LED: 无效操作时亮 1 秒提示
• 低电平点亮控制方式

7. 操作安全机制

• 所有操作（按摩、加热）需先设定时间，否则提示错误
• 未设定时间操作时播放语音"请先设定时间"并点亮 ERR_LED
• 完善的错误处理和用户提示

按键功能

按键	功能	说明
TIME_KEY	定时设定	循环切换：0→10→20→30→0 分钟
M_KEY	加档	从当前档位递增（0→1→2→3），到三档时提示"已到最大档位"
M_KEYC7	减档	从当前档位递减（3→2→1→0），减到0档时停止按摩
HOT_KEY	加热开关	切换加热开/关状态

软件架构

主要模块

1. MP3驱动模块 (mp3_driver.c)

   • 完整的 MP3 驱动协议实现
   • 支持播放控制命令封装
   • 自动校验和计算

2. 屏幕驱动模块 (screen.c)

   • 串口屏底层驱动实现
   • 分区显示功能（Zone1/Zone2/Zone3）
   • GBK 字符显示支持
   • 基本绘图功能（点、线、矩形、圆形）
   • 图片显示功能

3. 电机驱动模块 (motor_driver.c)

   • 三档 PWM 控制
   • 启动加速功能
   • 降档冲击优化
   • 精确通道控制

4. GBK文本模块 (gbk_text.c)

   • GBK 编码文本常量定义
   • 支持动态时间字符串生成

5. 任务调度模块 (freertos.c)

   • 基于 FreeRTOS 的多任务管理
   • Motor 任务（500ms 周期）
   • Screen 任务（10ms 周期）
   • 定时器 Tick 处理（1秒周期）

6. 日志系统

   • 集成 EasyLogger 日志框架
   • 多级别日志输出

核心 API

定时器 API

• Timer_CanOperate() - 检查定时器是否可操作
• Timer_GetRemainingSeconds() - 获取剩余秒数
• Timer_GetMinutes() - 获取设定的分钟数
• Timer_IsRunning() - 检查定时器是否运行中

MP3播放 API

• MP3_Play(uint8_t index) - 播放指定索引曲目
• MP3_Stop() - 停止播放
• MP3_Pause() - 暂停播放
• MP3_SetVolume(uint8_t volume) - 设置音量（0-30）
• MP3_SetSource(uint8_t source) - 设置音源

电机控制 API

• Motor_SetGear(uint8_t gear) - 设置档位（0-3）
• Motor_StartAll() - 启动所有电机通道
• Motor_StopAll() - 停止所有电机通道
• Motor_GetCurrentGear() - 获取当前档位

屏幕控制 API

• Screen_Init() - 屏幕初始化
• Screen_Clear() - 清屏
• Screen_DrawText16_GBK() - 绘制16号字体GBK文本
• Screen_DrawText24_GBK() - 绘制24号字体GBK文本
• Screen_ShowZone1_Time() - 显示Zone1时间状态
• Screen_ShowZone2_Gear() - 显示Zone2档位状态
• Screen_ShowZone3_Heat() - 显示Zone3加热状态

开发环境

• IDE: STM32CubeIDE
• 编译器: GCC ARM
• 构建工具: CMake
• 调试工具: ST-LINK

构建说明

1. 克隆项目到本地
2. 使用 STM32CubeIDE 导入项目
3. 配置目标芯片型号（STM32F103XE）
4. 编译项目
5. 通过 ST-LINK 下载到目标板

依赖文件

• CMakeLists.txt - CMake 构建配置
• CMakePresets.json - CMake 预设配置
• STM32F103XX_FLASH.ld - 链接脚本
• startup_stm32f103xe.s - 启动文件

使用说明

基本操作流程

1. 上电启动

   • 系统自动初始化
   • 播放欢迎语音（MP3文件1）
   • 屏幕显示加载界面

2. 设定时间

   • 按下 TIME_KEY 选择定时时长（10/20/30分钟）
   • 屏幕显示设定时间
   • 播放相应语音提示

3. 启动按摩

   • 按下 M_KEY 启动按摩（一档）
   • RUN_LED 开始闪烁
   • 开始倒计时

4. 调节档位

   • 按 M_KEY 加档（一档→二档→三档）
   • 按 M_KEYC7 减档（三档→二档→一档→停止）
   • 每次操作播放语音提示

5. 加热控制

   • 按 HOT_KEY 开关加热
   • 屏幕显示加热状态
   • 播放语音提示

6. 定时结束

   • 倒计时归零
   • 自动停止所有设备
   • 播放"定时结束，按摩结束"语音

语音文件索引

索引	语音内容	触发时机
1	欢迎语	系统启动
2	设定10分钟	定时键按下
3	设定20分钟	定时键按下
4	设定30分钟	定时键按下
5	取消定时	定时键取消
6	按摩已停止	取消定时
7	按摩开始	首次启动按摩
8	一档	加档到一档
9	二档	加档到二档
10	三档	加档到三档
11	已到最大档位	尝试加到四档
12	一档	降档到一档
13	二档	降档到二档
14	按摩停止	降档到零档
15	加热已开	打开加热
16	加热已关	关闭加热
17	请先设定时间	未设定时间操作
18	定时结束，按摩结束	倒计时结束

项目结构

SmartMassager_STM32/
├── Core/                      # 核心代码
│   ├── Inc/                   # 头文件
│   │   ├── mp3_driver.h      # MP3驱动头文件
│   │   ├── motor_driver.h    # 电机驱动头文件
│   │   ├── screen.h          # 屏幕驱动头文件
│   │   ├── gbk_text.h        # GBK文本定义
│   │   └── freertos.h        # FreeRTOS配置
│   └── Src/                   # 源文件
│       ├── mp3_driver.c      # MP3驱动实现
│       ├── motor_driver.c    # 电机驱动实现
│       ├── screen.c          # 屏幕驱动实现
│       ├── gbk_text.c        # GBK文本实现
│       ├── freertos.c        # FreeRTOS任务实现
│       └── main.c            # 主程序
├── Drivers/                   # STM32 HAL驱动
├── Middlewares/               # 中间件（FreeRTOS）
├── Development_Docs/          # 开发文档
│   └── Serial_Screen_Docs/    # 串口屏相关文档
│       ├── LIST/              # MP3集成文档和脚本
│       └── 测试记录/          # 功能测试记录
├── build/                     # 构建输出目录
├── CMakeLists.txt            # CMake配置
├── anmo.ioc                  # STM32CubeMX项目文件
└── README.md                 # 项目说明文档

文档资源

开发文档

• Development_Docs/Serial_Screen_Docs/LIST/mp3_integration_summary.md - MP3集成文档
• Development_Docs/Serial_Screen_Docs/LIST/mp3_usage_example.py - MP3使用示例
• Development_Docs/Serial_Screen_Docs/LIST/rename_mp3_files.py - MP3文件重命名脚本
• Development_Docs/Serial_Screen_Docs/LIST/verify_mp3_checksum.py - MP3校验和验证脚本

测试记录

• Development_Docs/测试记录/ - 功能测试记录目录

技术支持

如有问题请联系开发团队或查看相关技术文档。

版本信息

• 当前版本: v2.0.0
• 发布日期: 2025年2月
• 主要更新:
  • ✅ 完整实现定时倒计时功能
  • ✅ 集成MP3语音提示系统
  • ✅ 优化电机控制（一档力度提升、降档平滑）
  • ✅ 新增分区屏幕显示
  • ✅ 实现LED运行指示和错误提示
  • ✅ 完善操作安全机制

许可证

本项目仅供学习和参考使用。

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注意: 使用前请确保所有硬件连接正确，电源电压符合要求，避免在潮湿环境中使用。