继电器模块详解
继电器，一种常见的电控制装置，其应用几乎无处不在。在家庭生活，继电器被广泛应用于照明系统、电视机、空调等电器设备的控制；在工业领域，它们用于控制电机、泵站、生产线等高功率设备的运行；继电器还在通信网络、交通系统以及医疗设备中发挥着重要作用。
不仅如此，继电器也是学习其他电子原理和技术的入门工具。通过理解继电器的工作原理和使用方法，你将为更深入地探索电子世界打下坚实基础。
所以，如果你还是一枚小白，不必担心！继电器是一个很好的起点，可以帮助你逐步了解电子领域的基础概念和应用。相信我，一旦你掌握了继电器的奥秘，你将获得打开通向电子世界更大门的钥匙！
1. 源码下载及前置阅读
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本文所涉及的源码及安装包如下（由于平台限制，请点击以下链接阅读原文下载）：
https://www.lxlinux.net/e/stm32/relay-tutorial.html
往期教程，有兴趣的小伙伴可以看看。
- 零基础快速上手STM32开发（手把手保姆级教程）：https://www.lxlinux.net/e/stm32/stm32-quick-start-for-beginner.html
- 万字猛文：MQTT原理及案例：https://www.lxlinux.net/e/stm32/mqtt-turorial.html
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2. 继电器介绍
继电器，可以被形象地比作一个开关，就像电灯开关一样，按下，电路闭合，电路通，灯亮；再按下，电路断开，电路不通，灯灭。它能够通过控制小电流来打开或关闭大电流电路，实现电路的控制和信号的传递。不过，与普通的物理开关相比，继电器具有更高的可靠性和灵活性，能够应对复杂的电路控制需求。
3. 继电器工作原理
当继电器的电磁线圈通电时，产生的磁场会引起机械部件的运动，从而改变触点的状态，触点可以是常闭或常开。
继电器原理示意图如下：
当信号电源断开，线圈两端没有施加电压，线圈没有产生磁力，衔铁在弹簧拉力下不接触触点，工作电路不连通，负载电器不工作。
当信号电源闭合，线圈两端施加电压，线圈产生磁力把衔铁往下拉，衔铁接触触点，工作电路连通，负载电器工作。
继电器的控制电路与工作电路是隔离的，这种切换状态的能力使得继电器能够控制高电压、大电流电路的开关操作。
4. 型号介绍
我们常见的继电器型号按照两方面分类：电压和路数。
1. 以电压分类：
根据控制电路的工作电压来分类，如 5V、12V、24V 等继电器。
- 5V 继电器：通常在低电压应用中使用，如微控制器或单片机系统。
- 12V 继电器：广泛应用于汽车电子、家用电器和工业自动化等领域。
- 24V 继电器：常见于工业自动化和建筑控制系统等高电压应用。
2. 以路数分类：
按路数可分为 1/2/4/8 等路数，就像一板电灯开关上可以有 1/2/4/8 个开关，每个开关可以控制各自的电灯开关。8 路继电器就可以控制 8 个电路的开关。
5. 工作参数及引脚介绍
以下是常见继电器的工作参数，不过大家做项目前还是要按照商家详情页的挑选合适的，毕竟每个厂家会有些不同。
有些继电器可通过跳线设置高电平/低电平触发，跳线与 L 短接时为低电平触发，跳线与 H 短接时为高电平触发。
| 工作电压 | 静态电流 | MAX电流 | 触发电压 | 触发电流 | MAX负载 |
|---|---|---|---|---|---|
| 5V | 5mA | 190mA | 5V | 2-4mA | 交流250V/10A 直流30V/10A |
| 12V | 5mA | 80mA | 12V | 2-4mA | 交流250V/10A 直流30V/10A |
| 24V | 5mA | 50mA | 24V | 2-4mA | 交流250V/10A 直流30V/10A |
工作示意图如下：
接线如下：
- 输入部分：
| 继电器 | 单片机/电路 | 备注 |
|---|---|---|
| DC+/VCC | 电源正极 | 按继电器要求，接5V、12、24V或其他电压 |
| DC-/GND | 电源负极 | |
| IN | IO口 | 可以以高或低电平控制继电器吸合 |
- 输出部分：
以下三个引脚，COM 一定要接，NO 和 NC 二选一。
| 继电器 | 电路 | 备注 |
|---|---|---|
| NO | 需要控制的电路，与 NC 二选一 | 常开接口，继电器吸合前悬空，吸合后与COM短接，电路闭合 |
| COM | 公共端 | 继电器公用接口 |
| NC | 需要控制的电路，与 NO 二选一 | 常闭接口，继电器吸合前与COM短接，吸合后悬空，电路断开 |
6. 编程实战
6.1 通信示意图
我们的实现目标是由 STM32 控制继电器闭合与松开，让 LED 的红灯亮灭。
6.2 硬件连接
本教程使用的硬件如下：
- 单片机：STM32F103C8T6
- 继电器：5V 一路继电器
- 小灯：三色 LED 灯模块
- 电池
- 烧录器：ST-LINK V2
| STM32 | 继电器 | LED | 电池 |
|---|---|---|---|
| 3.3 | VCC | ||
| G | GND | ||
| P8 | IN | ||
| COM | R | ||
| GND | 负极 | ||
| NO | 正极 |
烧录的时候接线如下表，如果不会烧录的话可以看我之前的文章 STM32下载程序的五种方法：https://www.lxlinux.net/e/stm32/five-ways-to-flash-program-to-stm32.html 。
| ST-Link V2 | STM32 |
|---|---|
| SWCLK | SWCLK |
| SWDIO | SWDIO |
| GND | GND |
| 3.3V | 3V3 |
接好如下图：
6.3 继电器代码
代码很简单，就是初始化一个引脚，连接继电器的 IN：高电平，继电器吸合，LED 亮；低电平，继电器悬空，LED 灭。
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
//继电器控制LED引脚定义
#define LED_CLK() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
#define LED_GPIO GPIOB
#define LED_PIN GPIO_PIN_8
void led_init(void); /* LED初始化函数声明 */
int main(void)
{
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
delay_init(72); /* 延时初始化 */
led_init(); /* LED初始化 */
while(1)
{
HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO,LED_PIN,GPIO_PIN_SET); //继电器吸合，LED亮
delay_ms(1000);
HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO,LED_PIN,GPIO_PIN_RESET); //继电器悬空，LED灭
delay_ms(1000);
}
}
/**
* @brief 初始化LED相关IO口, 并使能时钟
* @param 无
* @retval 无
*/
void led_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;
LED_CLK(); /* IO口时钟使能 */
gpio_initstruct.Pin = LED_PIN; /* LED0引脚 */
gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; /* 推挽输出 */
gpio_initstruct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */
gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */
HAL_GPIO_Init(LED_GPIO, &gpio_initstruct); /* 初始化LED0引脚 */
}6.4 效果展示
继电器「啪嗒」吸合，红灯亮；继电器「啪嗒」松开，红灯灭，如此循环。
6. 总结
继电器作为一种常见的电控制装置，在现代电子技术领域扮演着重要角色。它以其可靠性和高效性，成为各行各业中电路控制和电力传输的关键元件。希望通过本文的介绍大家能更好地理解和利用这一重要模块。感谢各位看官，love and peace！
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