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10. STM32——PWM 控制舵机（超声波感应开盖垃圾桶）

2023-05-16

STM32——PWM 控制舵机

  • 通用定时输出PWM
    • PWM的工作原理
    • PWM的模式
      • TIM_OCMode_PWM1 （边沿对齐模式）
      • TIM_OCMode_PWM2（中央对齐模式）
    • 占空比
  • 舵机
    • 实物图
    • 接线
    • 舵机工作原理
    • 周期T
    • PWM占空比
  • TIM3 PWM输出 驱动SG90电机 配置过程：
    • 1. 使能GPIO时钟，TIM定时器时钟，部分重映射时钟
    • 2. 重映射定时器
    • 3. 配置GPIO结构体
    • 4. 配置通用定时器TIM结构体
    • 5. 配置PWM
  • stm32 超声波感应开盖垃圾桶
    • motor.c
    • motor.h
    • HC_SR04.c
    • HC_SR04.h
    • usart.c
    • usart.h
    • main.c
    • stm32 超声波感应开盖垃圾桶 效果展示

通用定时输出PWM

以TIM3为例，STM32的通用定时器氛围TIM2，TIM3，TIM4，TIM5，每个定时器都有独立的四个通道可以用来作为： 输入捕获，输出比较，PWM输出，单脉冲模式输出等。

STM32的定时器除了TIM6和TIM7(基本定时器)之外，其他的定时器都可以产生PWM波输出，高级定时器TIM1，TIM8可以同时产生7路PWM输出，而通用定时器可以同时产生4路PWM输出，这样STM32可以最多同时输出30路PWM输出！

PWM的工作原理

在这里插入图片描述

以向上计数为例，讲述PWM原理：

  1. 在PWM输出模式下除了CNT(计数器当前值)，ARR(自动重装载值)，CCRx(捕获/比较寄存器值)。

  2. 当CNT小于CCRx时，TIMx_CHx通道输出低电平

  3. 当CNT等于或大于CCRx时，TIMx_CHx通道输出高电平

所谓脉宽调制信号(PWM波)，就是一个TIMx_ARR自动重装载寄存器确定频率（由它决定PWM周期）,TIM_CCRx寄存器确定占空比信号。

PWM的模式

TIM_OCMode_PWM1 （边沿对齐模式）

在这里插入图片描述

向上计数时： 当TIMx_CNT<TIMx_CCRx时通道1为有效电平，否则为无效电平；

向下计数时: 一旦TIMx_CNT>TIMx_CCRx,CCR1通道1为无效电平，否则为有效电平。

TIM_OCMode_PWM2（中央对齐模式）

向上计数时： 当TIMx_CNT<TIMx_CCRx时通道1为无效电平，否则为有效电平；

向下计数时: 一旦TIMx_CNT>TIMx_CCRx,CCR1通道1为有效电平，否则为无效电平。

占空比

在这里插入图片描述

是指在一个周期内，信号处于高电平的时间占据整个信号周期的百分比。

舵机

实物图

在这里插入图片描述

接线

SG9O电机

硬件接线：

红线 ： 3.3v/ 5v
黑 / 棕线 ： GND
黄线 ： 信号线

舵机工作原理

舵机的主要组成部分为伺服电机，所谓伺服就是服从信号的要求而动作。在信号来之前，转子停止不动；信号来到之后，转子立即运动。因此我们就可以给舵机输入不同的信号,来控制其旋转到不同的角度。
舵机接收的是PWM信号，当信号进入内部电路产生一个偏置电压，触发电机通过减速齿轮带动电位器移动，使电压差为零时，电机停转，从而达到伺服的效果。简单来说就是给舵机一个特定的PWM信号，舵机就可以旋转到指定的位置。

在这里插入图片描述

舵机上有三根线，分别是GND、VCC和SIG，也就是地线、电源线和信号线，其中的PWM波就是从信号线输入给舵机的。
一般来说，舵机接收的PWM信号频率为50HZ，即周期为20ms。当高电平的脉宽在0.5ms~2.5ms之间时舵机就可以对应旋转到不同的角度。

在这里插入图片描述

t = 0.5ms——————-舵机会转到 0 °
t = 1.0ms——————-舵机会转到 45°
t = 1.5ms——————-舵机会转到 90°
t = 2.0ms——————-舵机会转到 135°
t = 2.5ms——————-舵机会转到 180°

周期T

PWM周期为20ms = 0.02s = (7200*200)/72000000

PWM占空比

是指在一个周期内，信号处于高电平的时间占据整个信号周期的百分比.由于PWM周期为20ms，所以（以舵机会转动 45°为例），占空比就应该为1ms/20ms = 5%，所以TIM_SetCompare1的 TIMx 捕获比较 1 寄存器值就为200 * 5% = 10

单位： % (0%~100%)

TIM3 PWM输出 驱动SG90电机 配置过程：

1. 使能GPIO时钟，TIM定时器时钟，部分重映射时钟

//1.使能GPIO时钟、定时器时钟、复用时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

2. 重映射定时器

在这里插入图片描述

//2.重映射定时器
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);

3. 配置GPIO结构体

GPIO_InitTypeDef gpioInitStructure;

//3.配置GPIO
gpioInitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
gpioInitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_5; //引脚5
gpioInitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz; //10Hz

GPIO_Init(GPIOB, &gpioInitStructure); //初始化

4. 配置通用定时器TIM结构体

TIM_TimeBaseInitTypeDef timInitStructure;


//4.配置定时器
timInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //不分频
timInitStructure.TIM_CounterMode   = TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
timInitStructure.TIM_Period        = 200-1; //设置了在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值。
timInitStructure.TIM_Prescaler     = 7200-1; //设置了用来作为 TIMx时钟频率除数的预分频值。

TIM_TimeBaseInit(TIM3, &timInitStructure); //初始化

5. 配置PWM

在这里插入图片描述

//5.配置PWM
timOCInitStructure.TIM_OCMode      = TIM_OCMode_PWM1; //边沿对齐模式
timOCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //使能
timOCInitStructure.TIM_OCPolarity  = TIM_OCPolarity_High; //设置为高电平有效
		
TIM_OC2Init(TIM3, &timOCInitStructure); //初始化
TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //配置自动加载的预加载寄存器
		
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能

stm32 超声波感应开盖垃圾桶

motor.c

#include "motor.h"
#include "stm32f10x.h"

void motor_Init(void)
{
		GPIO_InitTypeDef gpioInitStructure;
		TIM_TimeBaseInitTypeDef timInitStructure;
		TIM_OCInitTypeDef timOCInitStructure;
		
		//1.使能GPIO时钟、定时器时钟、复用时钟
		RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
		RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
		RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

		
		//2.重映射定时器
		GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);

		//3.配置GPIO
		gpioInitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF_PP;
		gpioInitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_5;
		gpioInitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
		
		GPIO_Init(GPIOB, &gpioInitStructure);
		
		//4.配置定时器
		timInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
		timInitStructure.TIM_CounterMode   = TIM_CounterMode_Up;
		timInitStructure.TIM_Period        = 200-1;
		timInitStructure.TIM_Prescaler     = 7200-1;
		
		TIM_TimeBaseInit(TIM3, &timInitStructure);
		
		//5.配置PWM
		timOCInitStructure.TIM_OCMode      = TIM_OCMode_PWM1;
		timOCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
		timOCInitStructure.TIM_OCPolarity  = TIM_OCPolarity_High;
		
		TIM_OC2Init(TIM3, &timOCInitStructure);
		TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);
		
		TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
		
}

motor.h

#include "stm32f10x.h"

void motor_Init(void);

HC_SR04.c

在STM32第9篇中可以找到 9. STM32——HC_SR04超声波测距

HC_SR04.h

在STM32分栏第9篇中可以找到 9. STM32——HC_SR04超声波测距

usart.c

在STM32分栏第6篇中可以找到 6. STM32——用串口发送数据点亮LED（串口的中断接收）

usart.h

在STM32分栏第6篇中可以找到 6. STM32——用串口发送数据点亮LED（串口的中断接收）

main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "main.h"
#include "led.h"
#include "shake.h"
#include "relay.h"
#include "exti.h"
#include "usart.h"
#include "tim.h"
#include "motor.h"
#include "SysTick.h"
#include "HC_SR04.h"

int main()
{
		float Length=0;
//		int pwmval=155;
	
		motor_Init();
		HC_SR04Init();
		usart_init();
		
//		printf("abc");
		
		while(1)
		{
				Length=Get_Length();
				printf("%.3f\r\n",Length);
				delay_ms(100);
				
				if(Length<5)
				{
						TIM_SetCompare2(TIM3, 15);
						delay_ms(1000);
						
				}
				else if(Length>5)
				{
						TIM_SetCompare2(TIM3, 25);
				}

		}

}

stm32 超声波感应开盖垃圾桶 效果展示

在这里插入图片描述

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