舵机原理与STM32f103 控制

1、原理

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舵机是通过高电平的占空比来调节输出轴的角度,舵机的驱动信号是50Hz的方波信号,每个周期为20ms,其中高电平的占比在0.5ms-2.5ms之间,对应关系如下:
在这里插入图片描述
  0.5ms--------------0度; 
  1.0ms------------45度;
  1.5ms------------90度;
  2.0ms-----------135度;
  2.5ms-----------180度;
所以我们可以通过控制控制信号的高电平长度来调节输出角度,从而实现方向的控制。

2、与直流电机区别

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(1)直流电机转动一圈,舵机在一定角度内转动。
但数字舵机可以在舵机模式和电机模式中切换,没有这个问题。
(2)普通直流电机无法反馈转动的角度信息,舵机可以;
(3)用途不同,普通直流电机整圈转动作动力用,舵机控制某物体转动一定角度(比如机器人关节)

3. 区分舵机信号线

在这里插入图片描述

舵机用信号线的颜色区分功能,红色线为正极,棕色线为负极,橙色线为控制线

注:

舵机内部有驱动电路,所以信号线可以直接接普通I/O口。
如果控制部分和电源部分是分开的,两者一定要共地(GND要一起)

4、学习个人心得

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森森也是学习stm32单片机不久,很明白大家的困难在哪里。森森不才,说说自己个人心得。
一、CSDN确实是一个很好的网站,开始我想搜搜舵机的原理啥的,发现都是广告,没有干货。抱着试试的态度,csdn上好多有用的东西。我学舵机的第一步就是在csdn上找文章,看原理。
二、代码部分
1、困难主要在定时器和pwm波上。因为舵机的驱动信号是50Hz的方波信号,所以要用定时器通道一配置频率50hz的pwm波,arr=39999,psc=36,36分频,PWM频率=72000000/(36*40000)=50hz。
2、在经过以上设置之后, PWM 其实已经开始输出了,只是其自动重装载值和预分频系数都是固定的,而我们通过修改 TIM3_CCR1 则可以控制 CH1 的输出占空比。继而控制舵机 的角度。主函数中TIM_SetCompare2(TIM3,led0pwmval)就是控制占空比。
3、定义一个 2.5ms 的周期,那么按照上面的原理,当 2.5ms 周期中有 0.5ms 为高电平时候就为 0 度,为 1.0ms 时候就为 45 度,以此类推,原理到此结束

5、代码

可以利用STM32的 定时器的PWM输出功能轻松地调出我们需要的50Hz脉冲信号,通过调节PWM输出的时长来调节舵机的角度,定时器的配置代码如下:

main函数如下

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "pwm.h"

//舵机是通过高电平的占空比来调节输出轴的角度,舵机的驱动信号是50Hz的方波信号,每个周期为20ms,其中高电平的占比在0.5ms-2.5ms之间,对应关系如下:

//    0.5ms--------------0度;

//  1.0ms------------45度;

//  1.5ms------------90度;

//  2.0ms-----------135度;

//  2.5ms-----------180度;


 int main(void)
 {		
 	u16 led0pwmval=0;
	u8 dir=1;	
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
 	LED_Init();			     //LED端口初始化
 	TIM3_PWM_Init(39999,36);	 //36分频。PWM频率=72000000/(36*40000)=50hz
   	while(1)
	{
 		delay_ms(10);	 
		if(dir)led0pwmval++;
		else led0pwmval--;
 
 		if(led0pwmval>2500)dir=0;//设定最长高电平为2.5ms
		if(led0pwmval<=500)dir=1;//设定最短高电平为0.5ms										 
		TIM_SetCompare2(TIM3,led0pwmval);	
   }
 }

定时器的配置代码如下:

void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{  
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
	
 
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);	//使能定时器3时钟
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB  | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟
	
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3部分重映射  TIM3_CH2->PB5    
 
   //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM3 CH2的PWM脉冲波形	GPIOB.5
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //TIM_CH2
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO
 
   //初始化TIM3
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置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
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
	
	//初始化TIM3 Channel2 PWM模式	 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
 	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low; //输出极性:TIM输出比较极性低
	TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2
 
	TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器
 
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIM3
	
 
}

具体程序下载地址:stm32f103 舵机控制与应用


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