TIM输出比较之PWM驱动直流电机应用案例

2024-08-24 05:20
文章标签 输出 比较 应用 驱动 案例 pwm 直流电机 tim

本文主要是介绍TIM输出比较之PWM驱动直流电机应用案例，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

文章目录

  • 前言
  • 一、应用案例演示
  • 二、电路接线图
  • 三、应用案例代码
  • 四、应用案例分析
    • 4.1 初始化PWM模块
      • 4.1.1 RCC开启时钟
      • 4.1.2 配置时基单元
      • 4.1.3 配置输出比较单元
      • 4.1.4 配置GPIO
      • 4.1.5 运行控制
    • 4.2 PWM输出模块
    • 4.3 电机模块
      • 4.3.1 Motor初始化模块
      • 4.3.2 电机调速模块
    • 4.4 主程序

前言

提示：本文主要用作在学习江科大自化协STM32入门教程后做的归纳总结笔记，旨在学习记录，如有侵权请联系作者
本案例实现了一个利用输出占空比可调的PWM信号来驱动直流电机的功能。每按一次按键电机按照增量或减量的速度正反转动，比如按一下，OLED上显示当前的速度值为+20，再按一下，+40，以此类推。其中正转显示为+，反转显示为-。

一、应用案例演示

TIM输出比较之PWM驱动直流电机

二、电路接线图

这里红色的模块是TB6612电机驱动模块，它的第一个引脚VM为电机电源，同样的我们可以把它接到STLINK的5V引脚上。第二个VCC逻辑电源，接面包板3.3V正极。第三个GND电源负极，接面包板的负极。之后AO1、AO2电机输出端，接电机的两根线。STBY待机控制脚，不需要待机，直接接逻辑电源3.3V正极。剩下的三个是控制引脚，AIN1和AIN2是方向控制，任意接两个GPIO就行了，这里我接的是PA4和PA5两个引脚。PWMA是速度控制，需要接PWM的输出脚，这里我接的是PA2这个引脚。最后在PB1接了一个按键用于控制电机。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

三、应用案例代码

PWM.h文件：

#ifndef __PWM_H
#define __PWM_Hvoid PWM_Init(void);
void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare);#endif

PWM.c实现文件：

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid PWM_Init(void)
{RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);TIM_InternalClockConfig(TIM2);TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;		//ARRTIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 36 - 1;		//PSCTIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;		//CCRTIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare3(TIM2, Compare);
}

电机头文件Motor.h：

#ifndef __MOTOR_H
#define __MOTOR_Hvoid Motor_Init(void);
void Motor_SetSpeed(int8_t Speed);#endif

电机实现文件Motor.c：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "PWM.h"void Motor_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);PWM_Init();
}void Motor_SetSpeed(int8_t Speed)
{if (Speed >= 0){GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);PWM_SetCompare3(Speed);}else{GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);PWM_SetCompare3(-Speed);}
}

主程序main.c：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Motor.h"
#include "Key.h"uint8_t KeyNum;
int8_t Speed;int main(void)
{OLED_Init();Motor_Init();Key_Init();OLED_ShowString(1, 1, "Speed:");while (1){KeyNum = Key_GetNum();if (KeyNum == 1){Speed += 20;if (Speed > 100){Speed = -100;}}Motor_SetSpeed(Speed);OLED_ShowSignedNum(1, 7, Speed, 3);}
}

完整工程：TIM输出比较之PWM驱动直流电机应用案例

四、应用案例分析

整体思路与LED呼吸灯那一章节基本是一致的，在那一章里已经讲得非常详细了，这里就不再累述了，不懂的可以回过头去看一看。

文章传送门在此：TIM输出比较之PWM驱动LED呼吸灯应用案例

在这里插入图片描述

这里需要注意的是，本案例换了一个GPIO口，所以对应的定时器的通道也要更换。如下表所示，可以看到PA2对应的是TIM2的CH3通道。

在这里插入图片描述

4.1 初始化PWM模块

4.1.1 RCC开启时钟

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

4.1.2 配置时基单元

TIM_InternalClockConfig(TIM2);TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;		//ARR
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 36 - 1;		//PSC
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);

TIM_InternalClockConfig(TIM2);//选择时基单元的时钟源，选择内部时钟。若不调用这个函数，系统上电后默认也是内部时钟。

计算公式如下：
PWM频率：Freq = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)
PWM占空比：Duty = CCR / (ARR + 1)
PWM分辨率：Reso = 1 / (ARR + 1)
换算公式：1 MHz = 1,000 KHz = 1,000,000 Hz

假设我要输出一个频率为1KHz，占空比为50%，分辨率为1%的PWM波形，时钟源选择内部时钟，也就是说CK_PSC=72MHz。

代入公式计算可得：
Freq =1000 = 72000000 / 720 / 100
那么可以推算出PSC为719，ARR为99
同样的道理，Duty = 50% = CCR / 100，推算出CCR为50。
同样也可以推算出周期 T = 1 / 1000 = 0.001秒，也就是1毫秒。（频率是周期的倒数 f = 1 / T）

输出频率为1KHz，占空比为50%(CCR设置为50)，分辨率为1%(受占空比变化影响)的PWM波形代码如下：

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;		//ARR
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720- 1;		//PSC
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);

那如果我们设置频率为1KHz的话就会出现一个问题，就是这个电机会发出蜂鸣器的响声，在堵转的时候很明显。因为电机里面也是线圈和磁铁，所以在PWM的驱动下会发出蜂鸣器的声音，这是正常现象。那有什么办法可以避免呢？研究表明，人耳能听到的范围是20Hz到20KHz，那这样的话我们可以把频率调到人耳能接受的范围就可以了。

加大频率我们可以通过减小预分频器来完成，这样不会影响占空比。所以我们给这个预分频器去掉一个0，那就是10KHz了。再减半为36，那就是20KHz了。

那么输出频率为20KHz的PWM波形代码如下：

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;		//ARR
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 36 - 1;		//PSC
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);

4.1.3 配置输出比较单元

TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;		//CCR
TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);

4.1.4 配置GPIO

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

4.1.5 运行控制

TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);

4.2 PWM输出模块

void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare3(TIM2, Compare);
}

4.3 电机模块

4.3.1 Motor初始化模块

void Motor_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);PWM_Init();
}

电机模块的初始化包括两个部分，分别是控制电机正反转的两个GPIO（PA4和PA5）以及PWM模块。

4.3.2 电机调速模块

void Motor_SetSpeed(int8_t Speed)
{if (Speed >= 0){GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);PWM_SetCompare3(Speed);}else{GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);PWM_SetCompare3(-Speed);}
}

GPIO_SetBits()和GPIO_ResetBits()用于设置电机正反转，PWM_SetCompare3函数用于设置电机速度。

在这里插入图片描述

4.4 主程序

主程序在while(1)主循环里通过获取按键按下的状态对电机进行调速，当速度超过100的时候反方向运行。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Motor.h"
#include "Key.h"uint8_t KeyNum;
int8_t Speed;int main(void)
{OLED_Init();Motor_Init();Key_Init();OLED_ShowString(1, 1, "Speed:");while (1){KeyNum = Key_GetNum();if (KeyNum == 1){Speed += 20;if (Speed > 100){Speed = -100;}}Motor_SetSpeed(Speed);OLED_ShowSignedNum(1, 7, Speed, 3);}
}

这篇关于TIM输出比较之PWM驱动直流电机应用案例的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1101563。

相关文章

Python通用唯一标识符模块uuid使用案例详解

Python通用唯一标识符模块uuid使用案例详解

《Python通用唯一标识符模块uuid使用案例详解》Pythonuuid模块用于生成128位全局唯一标识符,支持UUID1-5版本,适用于分布式系统、数据库主键等场景,需注意隐私、碰撞概率及存储优... 目录简介核心功能1. UUID版本2. UUID属性3. 命名空间使用场景1. 生成唯一标识符2. 数
阅读更多...
Java通过驱动包(jar包)连接MySQL数据库的步骤总结及验证方式

Java通过驱动包(jar包)连接MySQL数据库的步骤总结及验证方式

《Java通过驱动包(jar包)连接MySQL数据库的步骤总结及验证方式》本文详细介绍如何使用Java通过JDBC连接MySQL数据库,包括下载驱动、配置Eclipse环境、检测数据库连接等关键步骤,... 目录一、下载驱动包二、放jar包三、检测数据库连接JavaJava 如何使用 JDBC 连接 mys
阅读更多...
在Linux中改变echo输出颜色的实现方法

在Linux中改变echo输出颜色的实现方法

《在Linux中改变echo输出颜色的实现方法》在Linux系统的命令行环境下,为了使输出信息更加清晰、突出,便于用户快速识别和区分不同类型的信息,常常需要改变echo命令的输出颜色,所以本文给大家介... 目python录在linux中改变echo输出颜色的方法技术背景实现步骤使用ANSI转义码使用tpu
阅读更多...
PostgreSQL的扩展dict_int应用案例解析

PostgreSQL的扩展dict_int应用案例解析

《PostgreSQL的扩展dict_int应用案例解析》dict_int扩展为PostgreSQL提供了专业的整数文本处理能力,特别适合需要精确处理数字内容的搜索场景,本文给大家介绍PostgreS... 目录PostgreSQL的扩展dict_int一、扩展概述二、核心功能三、安装与启用四、字典配置方法
阅读更多...
C# 比较两个list 之间元素差异的常用方法

C# 比较两个list 之间元素差异的常用方法

《C#比较两个list之间元素差异的常用方法》：本文主要介绍C#比较两个list之间元素差异,本文通过实例代码给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友参考下吧... 目录1. 使用Except方法2. 使用Except的逆操作3. 使用LINQ的Join,GroupJoin
阅读更多...
Python中re模块结合正则表达式的实际应用案例

Python中re模块结合正则表达式的实际应用案例

《Python中re模块结合正则表达式的实际应用案例》Python中的re模块是用于处理正则表达式的强大工具,正则表达式是一种用来匹配字符串的模式,它可以在文本中搜索和匹配特定的字符串模式,这篇文章主... 目录前言re模块常用函数一、查看文本中是否包含 A 或 B 字符串二、替换多个关键词为统一格式三、提
阅读更多...
Java MQTT实战应用

Java MQTT实战应用

《JavaMQTT实战应用》本文详解MQTT协议,涵盖其发布/订阅机制、低功耗高效特性、三种服务质量等级（QoS0/1/2）,以及客户端、代理、主题的核心概念,最后提供Linux部署教程、Sprin... 目录一、MQTT协议二、MQTT优点三、三种服务质量等级四、客户端、代理、主题1. 客户端（Clien
阅读更多...
Python get()函数用法案例详解

Python get()函数用法案例详解

《Pythonget()函数用法案例详解》在Python中,get()是字典（dict）类型的内置方法,用于安全地获取字典中指定键对应的值,它的核心作用是避免因访问不存在的键而引发KeyError错... 目录简介基本语法一、用法二、案例：安全访问未知键三、案例：配置参数默认值简介python是一种高级编
阅读更多...
MySQL中的索引结构和分类实战案例详解

MySQL中的索引结构和分类实战案例详解

《MySQL中的索引结构和分类实战案例详解》本文详解MySQL索引结构与分类,涵盖B树、B+树、哈希及全文索引,分析其原理与优劣势,并结合实战案例探讨创建、管理及优化技巧,助力提升查询性能,感兴趣的朋... 目录一、索引概述1.1 索引的定义与作用1.2 索引的基本原理二、索引结构详解2.1 B树索引2.2
阅读更多...
从入门到精通MySQL 数据库索引(实战案例)

从入门到精通MySQL 数据库索引(实战案例)

《从入门到精通MySQL数据库索引(实战案例)》索引是数据库的目录,提升查询速度,主要类型包括BTree、Hash、全文、空间索引,需根据场景选择,建议用于高频查询、关联字段、排序等,避免重复率高或... 目录一、索引是什么？能干嘛？核心作用：二、索引的 4 种主要类型（附通俗例子）1. BTree 索引（
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2