stm32单片机控制伺服电机转动固定角度

stm32单片机控制伺服电机转动固定角度

在用伺服电机进行二维平台移动时，会涉及让二维平台移动一个步长的情况，落实到伺服电机上，就是让伺服电机转动一个固定的角度。所以本文说说让伺服电机转动固定角度，然后停下的方法。

一、简介

这里使用的是“PC机->单片机->伺服电机驱动器->伺服电机”的方式进行伺服电机控制。使用伺服电机的位置控制模式，即只需一路PWM波输入作为位置脉冲，一路高低电平输入作为正反转信号，即可实现伺服电机的转动控制。

伺服电机的位置模式下，伺服电机转动一圈所需要的脉冲数，可以通过改变伺服电机驱动器上电子齿轮比参数的形式进行设置。这里设置伺服电机转动一圈需要5000个脉冲，也就是单片机给5000个脉冲，对应伺服电机转360度。所以电机转动固定角度可以对应到单片机输出固定个数脉冲上。

同时脉冲输出是有周期的，所以要实现伺服电机转动固定角度的目的，可以使用定时器计时的方法，假设脉冲的周期1ms，那么要输出10个脉冲，我只需让定时器定时10ms，当定时器开启的同时开启脉冲输出，当定时结束，关闭脉冲输出即可。

二、硬件准备

PC机+串口调试软件
单片机：stm32f103c8t6
伺服电机驱动器：台达ASD-B2-0421-B
伺服电机：ECMA-C20604RS
USB转TTL转接线
单片机与伺服电机驱动器的连接可以参考
(https://blog.csdn.net/ss123bs456/article/details/117317895)

三、单片机软件

根据上面所说的，单片机的程序中主要涉及：PWM波输出、定时器设置两部分内容。

软件中，我的设定是丝杆导程为10mm，伺服电机转动一圈需要5000个脉冲，电机转速60r/min。要求丝杆上的物块移动1mm的步长后停止，也就是对应500个脉冲。

1、PWM波输出

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);//
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //使能GPIO外设时钟使能                                                                  	
 
	//设置该引脚为复用输出功能,输出TIM3 CH3的PWM脉冲波形
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //TIM_CH3
	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);

	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	 80K
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  不分频
	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

	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_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
	TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx

	TIM_OC3PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //CH1预装载使能	 
	
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIM1
}

2、定时器设置
下面是定时器2的初始化程序

void TIM2_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
  TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //时钟使能

	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	 计数到5000为500ms
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  10Khz的计数频率  
	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(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
 
	TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);//用于防止开启定时器就立即进入一次中断，从而导致程序出错！！！
	
	TIM_ITConfig(  //使能或者失能指定的TIM中断
		TIM2, //TIM2
		TIM_IT_Update ,
		DISABLE  //使能
		);
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;  //TIM2中断
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //先占优先级0级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;  //从优先级3级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器

	TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  //使能TIMx外设
							 
}

3、串口通信协议
下图程序中，当单片机接收到PC机发来的“act”指令后，单片机中定时器2使能，PWM波输出开启。

void Analysis_Ser(void)
{
	if((USART_RX_BUF[0]=='a')&&(USART_RX_BUF[1]=='c')&&(USART_RX_BUF[2]=='t'))//运行过程中运行一定间隔的距离
	{
		TIM2_Int_Init(999,7199);//每次进入都重装一次定时器的值
		TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update ,ENABLE);//使能定时器2，实现让电机转动一定时间的目标
		LED0=0; //通过开发板上的LED灯的闪烁，让控制效果更明显
		DIRx=1;
		TIM_SetCompare3(TIM3,180);//输出脉冲命令，让电机动
	}
}

4、定时器中断函数
当定时器2计时时间到之后，清除中断待处理位，关闭PWM波输出，关闭定时器2。

void TIM2_IRQHandler(void)   //TIM2中断
{
	if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET) //检查指定的TIM中断发生与否:TIM 中断源 
	{
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); //清除TIMx的中断待处理位:TIM 中断源 	
		
		TIM_SetCompare3(TIM3,0);//时间到后，停止脉冲输出
		LED0=1;
		TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update ,DISABLE); //关闭定时器2
	}
}

5、main函数

int main(void)
{	
	u8 len,t;
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	DIR_Init();					//方向引脚初始化
	NVIC_Configuration();//中断分组
	TIM2_Int_Init(999,7199);//定时100ms
	uart_init(9600);//串口初始化
    TIM3_PWM_Init(359,39);
	TIM_SetCompare3(TIM3,0);
	while(1)
	{
 		if(USART_RX_STA&0x8000)
		{
			len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
			printf("\r\n您发送的消息为:\r\n");
			for(t=0;t<len;t++)
			{
				USART1->DR=USART_RX_BUF[t];
				while((USART1->SR&0X40)==0);//等待发送结束
			}
			printf("\r\n\r\n");//插入换行
			Analysis_Ser();//数据解析函数
			USART_RX_STA=0;//标志位清零
		}
	} 
}

四、总结

根据上面的程序进行工程搭建就可以实现想要的功能。可以用正点原子给的串口通信和PWM输出的例程进行该工程的搭建。

使用PC上的串口通信软件，向单片机发送“act”指令会发现，每发送一个“act”指令，伺服电机都会先转动固定的角度，然后停止。

写的不妥之处请大家见谅，欢迎大家留言批评指正!