第七章-编码器测速 STM32pwm输出 STM32f103c8t6引脚功能

dfhjgfg 2024-08-21 641

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V3.3.0-STM32智能小车

视频:
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V3:HAL库开发、功能：PID速度控制、PID循迹、PID跟随、遥控、避障、PID角度控制、视觉控制、电磁循迹、RTOS等功能。

标题第七章-编码器测速

7.1-认识编码器

编码器:一般按照电机尾部、用于测量电机转速、方向、位置。
STM32F103C8T6
那么编码器的输出信号具体是什么？我们如何根据输出信号测量转速和方向？

转速: 单位时间测量到的脉冲数量(比如根据每秒测量到多少个脉冲来计算转速)

旋转方向: 两通道信号的相对电平关系
STM32F103C8T6

7.2单片机定时器的编码器功能

那么我们已经知道编码器输出的波形，我们如何通过单片机读取波形，然后计算出速度那?

这里STM32单片机的定时器和通用定时器具有****编码器接口模式 、在STM32中文参考手册13章中有详细介绍

STM32中文参考手册-第200页
STM32F103C8T6
STM32中文参考手册-第267页

STM32中文参考手册-第226页

这个是计数方向与编码器信号的关系、我们拆开来看

仅在TI1计数、电机正转、对原始数据二倍频
STM32F103C8T6
仅在TI1计数、电机反转、对原始数据二倍频

在TI1和TI2都计数

可以看到这样就对原始数据四倍频了

STM32F103C8T6
计数方向

7.3-获得单位时间计数器值变化量

STM32F103C8T6
上一次说的方法：

这次编码器计数值 = 计数器值+计数溢出次数 * 计数最大器计数最大值

计数器两次变化值 = 这次编码器计数值 - 上次编码器计数值

然后根据这个单位变化量计算速度

还有一种方法：

计数器变化量 = 当前计数器值

每次计数值清空

然后根据这个变化量计算速度

然后我们再看具体到哪一款电机和编码器上如何测速
STM32F103C8T6
在STM32中文参考手册-第119页

设置TIM2

STM32F103C8T6
设置ITM2滤波器

同理设置TIM4

设置TIM4滤波器

设置引脚上拉

生成代码
开启定时器和定时中断

HAL_TIM_Encoder_Start(&htim2,TIM_CHANNEL_ALL);//开启定时器2
  HAL_TIM_Encoder_Start(&htim4,TIM_CHANNEL_ALL);//开启定时器4
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);//开启定时器2 中断
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim4);                //开启定时器4 中断

在定义两个变量保存计数器值
STM32F103C8T6

short Encoder1Count = 0;//编码器计数器值
short Encoder2Count = 0;

每2ms读取计数器值->清零计数器
STM32F103C8T6

Motor_Set(0,0);
//1.保存计数器值
Encoder1Count =(short)__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim4);
Encoder2Count =(short)__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2);
//2.清零计数器值
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim4,0);
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim2,0);

printf("Encoder1Count:%drn",Encoder1Count);
printf("Encoder2Count:%drn",Encoder2Count);

HAL_Delay(2);

接好电池、烧录代码、串口一连接电脑

用手转动电机1或者电机2 、串口助手可以看到输出信息了
STM32F103C8T6

7.4-主函数周期测量转速

上面我们测量出来了溢出值，我们再根据当前计数器值就可以测量出计数器变化量，我们通过单位时间变量就可以计算出转速

下面是电机和编码器的参数
STM32F103C8T6
我们先测试的结论是否有问题？

编码器计数器会不会在计数时间内溢出？
车轮旋转一周，单片机编码器计数器计数多少？9.6乘11乘4
根据计算方法计算电机转速

定义两个float变量
STM32F103C8T6

float Motor1Speed = 0.00;
float Motor2Speed = 0.00;

下面是代码(一定要把主函数没有用的删除掉)
STM32F103C8T6

//计算速度
Motor1Speed = (float)Encode1Count*100/9.6/11/4;
Motor2Speed = (float)Encode2Count*100/9.6/11/4;

printf("Motor1Speed:%.2frn",Motor1Speed);
printf("Motor2Speed:%.2frn",Motor2Speed);

编译烧录代码就会输出结果
STM32F103C8T6

7.5-定时器中断定时测量速度

上面我们实现:在主函数周期，读取计数器值然后计算速度，但是如果函数加入其他内容这个周期时间就很难保证。

所以这节我们通过定时器，周期读取计数器，计算速度。复制一份工程开始搞!
STM32F103C8T6
我们先开启定时器、2ms进入一次定时器中断，中断回调函数执行咱们的代码即可。

为什么充分利用单片机我们使用TIM1

设置内部时钟源
使能自动重装载

开启定义更新中断

代码开启定时器1 中断

STM32F103C8T6

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);                //开启定时器1 中断

定时器回调函数中添加速度计算内容
STM32F103C8T6

/*******************
*  @brief  定时器回调函数
*  @param  
*  @return  
*
*******************/
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if(htim == &htim1)//htim1 500HZ  2ms 中断一次
{
TimerCount++;
if(TimerCount %5 == 0)//每10ms执行一次
{
Encode1Count = (short)__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim4);
Encode2Count = (short)__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2);
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim4,0);
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim2,0);

Motor1Speed = (float)Encode1Count*100/9.6/11/4;
Motor2Speed = (float)Encode2Count*100/9.6/11/4;

TimerCount=0;
}
}
}

把之前的变量定义放这里
STM32F103C8T6

short Encode1Count = 0;
short Encode2Count = 0;
float Motor1Speed = 0.00;
float Motor2Speed = 0.00;
uint16_t TimerCount=0;

主函数就输出速度大小就可以了
STM32F103C8T6

printf("Motor1Speed:%.2frn",Motor1Speed);
	printf("Motor2Speed:%.2frn",Motor2Speed);

把变量需要声明一下
STM32F103C8T6

extern float Motor1Speed ;
extern float Motor2Speed ;

然后打开串口助手
STM32F103C8T6
注:

根据电机和实际小车调整速度测量与占空比设置函数
STM32F103C8T6

我们第七章这样就完成了，把程序烧录电机就可以完成测速了。
下篇第八章我们讲解 PID速度控制

审核编辑黄宇

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