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[RISC-V MCU 应用开发]

第七十五章、CH32V103应用教程——舵机控制

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本帖最后由 RISCVLAR 于 2021-3-1 20:35 编辑

CH32V103应用教程——舵机控制

本章教程主要在第八章PWM输出和第七十四章按键控制LED灯的基础上进行,通过两个按键控制舵机左右旋转,同时通过两个LED灯查看状态。

1、TIM简介及相关函数介绍
本章教程所述舵机控制本质是也是通过控制PWM输出占空比控制舵机转动,可通过两个按键控制PWM输出占空比增大或减小从而控制舵机左右转动。关于定时器TIM的PWM输出模式,在第八章已有过介绍,在此不再赘述。
关于舵机基本介绍,可上网查阅相关资料,在此不介绍。

2、硬件设计
本章教程主要进行舵机控制,需要用到舵机、按键、LED灯。由于本教程所用开发板只有一个复位按键,因此需要外接按键电路进行使用。按键电路如下:
其中,KEY0接PA2引脚,KEY1接PA3引脚。开发板上带有两个LED灯(LED1和LED2),用两根杜邦线分别将LED1和LED2与对应GPIO引脚连接起来,此处连接方式为:
LED1与PA0连接;
LED2与PA1连接。
舵机的信号线与开发板PA8引脚连接。

3软件设计
本章教程主要进行舵机控制程序的基本配置,关于按键、LED的程序配置,与前面第七十四章按键控制LED灯程序一致,本章主要对PWM输出占空比控制进行程序配置,具体程序如下:
timer.h文件
#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H

#include "ch32v10x_conf.h"

#define  ARR  999
#define  PSC  1439

void TIM1_PWMOut_Init( void );
void Set_PWM_Dutycycle(uint16_t dutycycle);

#endif
timer.h文件主要进行相关定义和函数声明;
timer.c文件
#include "timer.h"

//定时器PWM输出模式基本配置
void TIM1_PWMOut_Init( void )
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE );//使能GPIOA外设时钟和TIM1时钟

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;        //配置PA8引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //设置为复用推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//设置输出速度:50MHz
    GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );         //GPIO初始化

    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = ARR;     //指定下次更新事件时要加载到活动自动重新加载寄存器中的周期值。
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = PSC;  //指定用于划分TIM时钟的预分频器值。
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;    //时钟分频因子
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//TIM计数模式,向上计数模式
    TIM_TimeBaseInit( TIM1, &TIM_TimeBaseInitStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2;            //指定TIM模式
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//指定TIM输出比较状态,即使能比较输出
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0.5/20.0*ARR;               //指定要加载到捕获比较寄存器中的脉冲值。
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;    //指定输出极性。
    TIM_OC1Init( TIM1, &TIM_OCInitStructure ); //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化TIM1 Channel1。

    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE );                  //启用定时器1PWM输出
    TIM_OC1PreloadConfig( TIM1, TIM_OCPreload_Disable );//使能CCR1上的TIM1外设预加载寄存器
    TIM_ARRPreloadConfig( TIM1, ENABLE );               //使能ARR上TIM1外设预加载寄存器
    TIM_Cmd( TIM1, ENABLE );                            //使能TIM1
}

//通过修改PWM输出占空比控制舵机转动
void Set_PWM_Dutycycle(uint16_t dutycycle)
{
    #if 1
    {
        /* 对超过范围的占空比进行边界处理 */
        dutycycle = 0.5/20.0*ARR > dutycycle ? 0.5/20.0*ARR : dutycycle;
        dutycycle = 2.5/20.0*ARR < dutycycle ? 2.5/20.0*ARR : dutycycle;
    }
    #endif
    TIM_SetCompare1(TIM1,dutycycle); //设置TIM1捕获比较1寄存器值,,用于修改占空比
}

timer.c文件主要对PWM输出占空比进行设置。主要包括TIM1_PWMOut_Init、Set_PWM_Dutycycle 2个函数。TIM1_PWMOut_Init函数主要对PWM输出进行基本配置,Set_PWM_Dutycycle函数主要用于设置舵机占空比从而控制舵机。
main.c文件
<font size="4" face="宋体">/********************************** (C) COPYRIGHT *******************************
* File Name          : main.c
* Author             : WCH
* Version            : V1.0.0
* Date               : 2020/09/29
* Description        : Main program body.
*******************************************************************************/
#include "debug.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "timer.h"

__IO uint16_t ChannelPulse = 0.5/20.0*ARR;

int main(void)
{
    u8 t=0;
    static u8 i=1;
    static u8 j=1;

        USART_Printf_Init(115200);
    Delay_Init();   //延时函数初始化
        LED_Init();     //LED初始化
        KEY_Init();     //按键初始化
        TIM1_PWMOut_Init();

        printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);

        while(1)
    {
        t=KEY_Scan(0);      //得到键值

        switch(t)
        {
            case KEY0_PRESS:
                GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (i==0) ? (i=Bit_SET):(i=Bit_RESET));
                printf("i=%d\n",i);
                ChannelPulse -= 10;    // 减少占空比
                ChannelPulse = 0.5/20.0*ARR > ChannelPulse ? 0.5/20.0*ARR : ChannelPulse;       // 检查占空比的合法性
                Set_PWM_Dutycycle(ChannelPulse);    // 设置占空比
                break;

            case KEY1_PRESS:
                GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_1, (j==0) ? (j=Bit_SET):(j=Bit_RESET));
                printf("j=%d\n",j);
                ChannelPulse += 10;    // 增加占空比
                ChannelPulse = (2.5/20.0*ARR) < ChannelPulse ? (2.5/20.0*ARR) : ChannelPulse;    // 检查占空比的合法性
                Set_PWM_Dutycycle(ChannelPulse);    // 设置占空比
                break;

            default:
                Delay_Ms(10);
        }
        }
}</font>
main.c文件主要进行函数初始化以及配置通过按键控制舵机转动和LED灯亮灭。

4下载验证
将编译好的程序下载到开发板并复位,通过两个按键可控制改变PWM输出占空比从而控制舵机转动,通过示波器显示如下:
由以上三图可知,通过两个按键,可改变PWM输出占空比增大或减小。串口打印如下:
图中j和i的变化代表了LED灯的变化。

74、舵机控制.rar

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usysm| | 2021-3-6 21:24 | 只看该作者
这个是PWM的控制程序吧。   

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jkl21| | 2021-3-6 21:25 | 只看该作者
定时器的基本应用。     

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wwppd| | 2021-3-6 21:25 | 只看该作者
可以做四轴飞行器的控制了。   

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maqianqu| | 2021-3-6 21:25 | 只看该作者
舵机控制的应用比较广泛一些。   

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6
dspmana| | 2021-3-6 21:25 | 只看该作者
PWM的输出控制。   

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eefas| | 2021-3-6 21:25 | 只看该作者
控制PWM输出占空的  

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8
pl202| | 2021-3-6 21:26 | 只看该作者
以前研究过舵机的控制方式。   

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9
typeof| | 2021-3-6 21:26 | 只看该作者
高端了,做个呼吸灯吧。  

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10
yujielun| | 2021-3-6 21:26 | 只看该作者
做个舵机测试工具。        

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11
htmlme| | 2021-3-6 21:26 | 只看该作者
这个最大90度还是180度的控制呢?

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RISCVLAR 2021-3-8 09:39 回复TA
180度 
12
两只袜子| | 2021-3-9 09:05 | 只看该作者
感谢楼主分享,很棒的

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13
jerow| | 2021-3-11 19:55 | 只看该作者
舵机其实应该是还有底层的驱动和算法吧,不应该是就pwm驱动这么简单的

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