STM32微控制器综合实训11 伺服电机控制器设计实验

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STM32微控制器综合实训11 伺服电机控制器设计实验

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实验11 伺服电机控制器设计实验了解伺服电机的应用领域，掌握伺服电机的速度控制模式、伺服电机的位置控制模式。

文章目录程序设计伺服电机的速度控制模式代码讲解main.ctimer.c 伺服电机的位置控制模式代码讲解main.ctimer.c 编译仿真伺服电机的速度控制模式伺服电机的位置控制模式遇到的错误总结

程序设计伺服电机的速度控制模式代码讲解 main.c #include "delay.h" #include "key.h" #include "timer.h" extern u8 dir; int main(void) { u8 Key_Value=0; gpio_init(); //有一个定时器通道3 delay_init(); //延时函数初始化 KEY_Init(); //按键初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); TIM2_PWM_Init(72000000/2000-1,0); TIM3_Int_Init(359,1000); TIM_Cmd(TIM2,DISABLE); //定时器2和定时器3默认不开启 TIM_Cmd(TIM3,DISABLE); while(1) { . . . . . . } }

1、TIM2_PWM_Init

TIM2_PWM_Init(72000000/2000-1,0); //72000000/2000=36000 //不分频,PWM启动频率=72000000/36000=2000Hz

TIM2_PWM_Init(72000000/2000-1,0) 参数1：72000000/2000-1，溢出值（从0开始）参数2：0，分频值（从0开始）通过该段代码使TIM2产生一个PWM方波。

2、TIM3_Int_Init

TIM3_Int_Init(359,1000); //(72000000/1000)/360=200Hz //5ms改变一次频率 //定时器3的溢出中断去调节定时器2产生的方波的频率

TIM3_Int_Init(359,1000) 参数1：4999，溢出值（从0开始）参数2：7199，分频值（从0开始） 72MHz÷1000=72KHz，计数到360为5ms，即每5ms进一次中断。通过该段代码使TIM3每5ms进入一次中断判断是加速减速还是匀速。

3、while

while(1) { Key_Value|=KEY_Scan(); if((Key_Value&0x01) ==1) { if(Key_Value>>7==0) //按下独立按键，开始发脉冲，电机加速至最高转速 { dir=1;//每次溢出中断，另脉冲频率开始升高 Key_Value =17==1)//第二次按下独立按键，电机减速至停止 //最高位如果等于1 { Key_Value =0; //按键值清零 dir=0; //每次溢出中断，另脉冲频率开始降低 TIM_Cmd(TIM3,ENABLE); //重新打开定时器3，开始改变频率 } } }

第一个段代码Key_Value|=KEY_Scan()，用于改变Key_Value的值，我们对KEY_Scan go to definition。

//按键处理函数 //返回按键值 //0，KEY0松开 //1，KEY0按下 u8 KEY_Scan(void) { //按一下，从0到高速 //再按一下，从高速变为0 static u8 key_up=1;//按键按松开标志 if(key_up && KEY0==0)//按键松开并且KEY0被按下 { delay_ms(10);//去抖动 key_up=0; if(KEY0==0) return 1; } else if(KEY0==1)key_up=1; return 0;// 无按键按下 }

代码解释： key_up作为子程序KEY_Scan的局部静态变量，当没有键按下时，图中第10行的if条件不成立，key_up仍然为1，KEY_Scan直接return 0，KEY_Scan结束执行；当有按键按下时，第10行的if成立，执行if语句（由于程序执行周期远远小于人按键松开时间，所以认为执行1个周期期间key_up一直为1），延迟消抖后，key_up变为0，同时执行嵌套的if语句来再次判断是哪个键被按下，并且return对应的键值。尽管main高速调用KEY_Scan，但由于key_up是static类型的变量，会继承上一次调用的值，也即是说key_up=0，不执行第10行if，KEY_Scan的return为0。直到按键完全松开，执行第16行程序，key_up重新为1。做到了按下按键只返回一次对应值。

回到while，当第一次按下按键，则执行语句Key_Value | = KEY_Scan()，Key_Value = 1。此时Key_Value的最高位为0，所以Key_Value >> 7 = = 0成立，加速标志dir = 1，表示加速，同时另Key_Value的为高位为1，最后开启定时器2和定时器3来产生PWM方波和控制加减速。

if(Key_Value>>7==0) //按下独立按键，开始发脉冲，电机加速至最高转速 { dir=1;//每次溢出中断，另脉冲频率开始升高 Key_Value =17 = = 1成立，另Key_Value = 0，则加速标志dir = 0，表示减速，重新打开定时器3，开始改变速度。

else if(Key_Value>>7==1)//第二次按下独立按键，电机减速至停止 //最高位如果等于1 { Key_Value = 0; //按键值清零 dir = 0; //每次溢出中断，另脉冲频率开始降低 TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);//重新打开定时器3 } timer.c

TIM3_IRQHandler

void TIM3_IRQHandler(void) //TIM3中断 { if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) { TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update); if(dir==1) //加速标志 if(freq1 freq1 -=100; PWM_Change(freq1); } if(dir==1&&freq1>=62000) //如果加速达到最高频率，则关闭定时器3，定时器2输出最高频率的脉冲，电机匀速运行 TIM_Cmd(TIM3,DISABLE); if(dir==0&&freq1 u16 arr,psc; arr=72000000/freq-1; psc=0;//不分频 TIM2_PWM_Init(arr,psc); //使用新的参数配置定时器，改变定时器的周期 TIM_Cmd(TIM2,ENABLE); //开启定时器2 }

由函数可知，最终是调整了定时器2输出PWM的溢出周期arr的值来改变转速。

void TIM2_PWM_Init(u16 arr,u16 psc) { . . . . . . TIM_SetCompare3(TIM2,arr/2); }

TIM2_PWM_Init多了这一句话，在初始化里面改变了比较点。

伺服电机的位置控制模式代码讲解 main.c while(1) { num_plus_setting=100; //脉冲个数设定值 if(KEY_Scan()) running_motor=1; //电机启动 if(running_motor) TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//定时器2使能 else num_plus_now=0;//当前脉冲个数清零 }

如果有按键按下，则第5行的if判断成立，另running_motor=1；同时第7行的if判断也成立，则开启定时器2。如果没有按键按下，则running_motor=0，当前脉冲个数清0。

timer.c

TIM2_IRQHandler

定义了三个变量：按键按下时的标志位，u8 running_motor；当前的脉冲个数：u32 num_plus_now；设定的脉冲个数：num_plus_setting。在这里插入图片描述当有按键按下时， running_motor=1，第2行的if判断成立，则定时器2每溢出一次，当前的脉冲个数num_plus_now自加1。

接着根据当前的脉冲个数num_plus_now的大小，判断伺服电机是应该加速还是应该减速，生成相应的加速标志dir=1或者减速标志dir=0。

最后根据标志来进行加速或减速。

编译仿真伺服电机的速度控制模式

打开仿真在这里插入图片描述点击示波器: 弹出如下示波器页面：点击set up增加变量点击左边的方框，添加PORTA.2，同时把Display Type改为改为Bit。点击运行第一次点击PE.3，伺服电机加速，看到频率由低到高，后达到稳定。第二次点击PE.3，伺服电机减速，看到频率由高变低，最后变为低电平。在这里插入图片描述