第七章-編碼器測速 STM32 PWM輸出 藍(lán)牙通信 超聲波測距 STM32cubemx

標(biāo)題第七章-編碼器測速

7.1-認(rèn)識編碼器

編碼器:一般按照電機(jī)尾部、用于測量電機(jī)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(shí)間測量到的脈沖數(shù)量(比如根據(jù)每秒測量到多少個(gè)脈沖來計(jì)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(jī)定時(shí)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(jī)讀取波形，然后計(jì)算出速度那?

這里STM32單片機(jī)的定時(shí)器和通用定時(shí)器具有編碼器接口模式、在STM32中文參考手冊13章中有詳細(xì)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(gè)是計(jì)數(shù)方向與編碼器信號的關(guān)系、我們拆開來看

僅在TI1計(jì)數(shù)、電機(jī)正轉(zhuǎn)、對原始數(shù)據(jù)二倍頻

僅在TI1計(jì)數(shù)、電機(jī)反轉(zhuǎn)、對原始數(shù)據(jù)二倍頻

在TI1和TI2都計(jì)數(shù)

可以看到這樣就對原始數(shù)據(jù)四倍頻了

計(jì)數(shù)方向

7.3-獲得單位時(shí)間計(jì)數(shù)器值變化量

上一次說的方法：

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

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

然后根據(jù)這個(gè)單位變化量計(jì)算速度

還有一種方法：

計(jì)數(shù)器變化量 = 當(dāng)前計(jì)數(shù)器值

每次計(jì)數(shù)值清空

然后根據(jù)這個(gè)變化量 計(jì)算速度

然后我們再看具體到哪一款電機(jī)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(shí)器和定時(shí)中斷

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

在定義兩個(gè)變量保存計(jì)數(shù)器值

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

每2ms讀取計(jì)數(shù)器值->清零計(jì)數(shù)器

	Motor_Set(0,0);
	//1.保存計(jì)數(shù)器值
	Encoder1Count =(short)__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim4);
	Encoder2Count =(short)__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2);
	//2.清零計(jì)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(dòng)電機(jī)1或者電機(jī)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(jì)數(shù)器值就可以測量出計(jì)數(shù)器變化量，我們通過單位時(shí)間變量就可以計(jì)算出轉(zhuǎn)速

下面是電機(jī)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(jì)數(shù)器會不會在計(jì)數(shù)時(shí)間內(nèi)溢出？
2. 車輪旋轉(zhuǎn)一周，單片機(jī)編碼器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)多少？9.6乘11乘4
3. 根據(jù)計(jì)算方法計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速

定義兩個(gè)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(jì)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(shí)器中斷定時(shí)測量速度

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

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

我們先開啟定時(shí)器、2ms進(jìn)入一次定時(shí)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(jī) 我們使用TIM1

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

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

定時(shí)器回調(diào)函數(shù)中添加 速度計(jì)算內(nèi)容

/*******************
*  @brief  定時(shí)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(jī)和實(shí)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(jī)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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