第七章-編碼器測速 STM32 PWM輸出 藍牙通信 超聲波測距 STM32cubemx

標(biāo)題第七章-編碼器測速

7.1-認識編碼器

編碼器:一般按照電機尾部、用于測量電機轉(zhuǎn)速、方向、位置。

那么編碼器的輸出信號具體是什么？我們?nèi)绾胃鶕?jù)輸出信號測量轉(zhuǎn)速 和方向？

轉(zhuǎn)速: 單位時間測量到的脈沖數(shù)量(比如根據(jù)每秒測量到多少個脈沖來計算轉(zhuǎn)速)

旋轉(zhuǎn)方向: 兩通道信號的相對電平關(guān)系

7.2單片機定時器的編碼器功能

那么我們已經(jīng)知道編碼器輸出的波形，我們?nèi)绾瓮ㄟ^單片機讀取波形，然后計算出速度那?

這里STM32單片機的定時器和通用定時器具有編碼器接口模式、在STM32中文參考手冊13章中有詳細介紹

STM32中文參考手冊-第200頁

STM32中文參考手冊-第267頁

STM32中文參考手冊-第226頁

這個是計數(shù)方向與編碼器信號的關(guān)系、我們拆開來看

僅在TI1計數(shù)、電機正轉(zhuǎn)、對原始數(shù)據(jù)二倍頻

僅在TI1計數(shù)、電機反轉(zhuǎn)、對原始數(shù)據(jù)二倍頻

在TI1和TI2都計數(shù)

可以看到這樣就對原始數(shù)據(jù)四倍頻了

計數(shù)方向

7.3-獲得單位時間計數(shù)器值變化量

上一次說的方法：

這次編碼器計數(shù)值 = 計數(shù)器值+計數(shù)溢出次數(shù) * 計數(shù)最大器計數(shù)最大值

計數(shù)器兩次變化值 = 這次編碼器計數(shù)值 - 上次編碼器計數(shù)值

然后根據(jù)這個單位變化量計算速度

還有一種方法：

計數(shù)器變化量 = 當(dāng)前計數(shù)器值

每次計數(shù)值清空

然后根據(jù)這個變化量 計算速度

然后我們再看具體到哪一款電機和編碼器上如何測速

在STM32中文參考手冊-第119頁


設(shè)置TIM2

設(shè)置ITM2濾波器


同理設(shè)置TIM4

設(shè)置TIM4濾波器


設(shè)置引腳上拉

生成代碼
開啟定時器和定時中斷

  HAL_TIM_Encoder_Start(&htim2,TIM_CHANNEL_ALL);//開啟定時器2
  HAL_TIM_Encoder_Start(&htim4,TIM_CHANNEL_ALL);//開啟定時器4
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);				//開啟定時器2 中斷
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim4);                //開啟定時器4 中斷

在定義兩個變量保存計數(shù)器值

short Encoder1Count = 0;//編碼器計數(shù)器值
short Encoder2Count = 0;

每2ms讀取計數(shù)器值->清零計數(shù)器

	Motor_Set(0,0);
	//1.保存計數(shù)器值
	Encoder1Count =(short)__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim4);
	Encoder2Count =(short)__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2);
	//2.清零計數(shù)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);

接好電池、燒錄代碼、串口一連接電腦

用手轉(zhuǎn)動電機1或者電機2 、串口助手可以看到輸出信息了

7.4-主函數(shù)周期測量轉(zhuǎn)速

上面我們測量出來了溢出值，我們再根據(jù)當(dāng)前計數(shù)器值就可以測量出計數(shù)器變化量，我們通過單位時間變量就可以計算出轉(zhuǎn)速

下面是電機和編碼器的參數(shù)

我們先測試的結(jié)論是否有問題？

1. 編碼器計數(shù)器會不會在計數(shù)時間內(nèi)溢出？
2. 車輪旋轉(zhuǎn)一周，單片機編碼器計數(shù)器計數(shù)多少？9.6乘11乘4
3. 根據(jù)計算方法計算電機轉(zhuǎn)速

定義兩個float變量

float Motor1Speed = 0.00;
float Motor2Speed = 0.00;

下面是代碼(一定要把主函數(shù)沒有用的刪除掉)

	//計算速度
	Motor1Speed = (float)Encode1Count*100/9.6/11/4;
	Motor2Speed = (float)Encode2Count*100/9.6/11/4;
	
	printf("Motor1Speed:%.2frn",Motor1Speed);
	printf("Motor2Speed:%.2frn",Motor2Speed);

編譯燒錄代碼就會輸出結(jié)果

7.5-定時器中斷定時測量速度

上面我們實現(xiàn):在主函數(shù)周期，讀取計數(shù)器值然后計算速度，但是如果函數(shù)加入其他內(nèi)容這個周期時間就很難保證。

所以這節(jié)我們通過定時器，周期讀取計數(shù)器，計算速度。復(fù)制一份工程開始搞!

我們先開啟定時器、2ms進入一次定時器中斷，中斷回調(diào)函數(shù)執(zhí)行咱們的代碼即可。

為什么充分利用單片機 我們使用TIM1

2. 設(shè)置內(nèi)部時鐘源
3. 使能自動重裝載
   
   開啟定義更新中斷
   
   代碼開啟定時器1 中斷

  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);                //開啟定時器1 中斷

定時器回調(diào)函數(shù)中添加 速度計算內(nèi)容

/*******************
*  @brief  定時器回調(diào)函數(shù)
*  @param  
*  @return  
*
*******************/
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	if(htim == &htim1)//htim1 500HZ  2ms 中斷一次
	{
		TimerCount++;
		if(TimerCount %5 == 0)//每10ms執(zhí)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;
		}
	}
}

把之前的變量定義放這里

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

主函數(shù)就輸出速度大小就可以了

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

把變量需要聲明一下

extern float Motor1Speed ;
extern float Motor2Speed ;

然后打開串口助手

注:

根據(jù)電機和實際小車調(diào)整速度測量與占空比設(shè)置函數(shù)


我們第七章這樣就完成了 ，把程序燒錄電機就可以完成測速了。
下篇第八章我們講解 PID速度控制

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