伺服电机有哪些控制模式？

程序设计
伺服电机的速度控制模式代码讲解
main.c
#include "delay.h"  
#include "key.h"  
#include "timer.h"  


extern u8 dir;   


int main(void)   
{        
  u8 Key_Value=0;
      
  gpio_init();   //有一个定时器通道3      
  delay_init();            //延时函数初始化      
  KEY_Init();                     //按键初始化      
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);         
  TIM2_PWM_Init(72000000/2000-1,0);         
  
  TIM3_Int_Init(359,1000);      
  
  TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);      //定时器2和定时器3默认不开启      
  TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);     
  while(1)      
  {         
    . . . . . .     
  }  
}
  
1、TIM2_PWM_Init


TIM2_PWM_Init(72000000/2000-1,0);     
//72000000/2000=36000  
//不分频,PWM启动频率=72000000/36000=2000Hz  
1
2
3
TIM2_PWM_Init(72000000/2000-1,0)
参数1：72000000/2000-1，溢出值（从0开始）
参数2：0，分频值（从0开始）
通过该段代码使TIM2产生一个PWM方波。


2、TIM3_Int_Init


TIM3_Int_Init(359,1000);  
//(72000000/1000)/360=200Hz  
//5ms改变一次频率
//定时器3的溢出中断去调节定时器2产生的方波的频率  


TIM3_Int_Init(359,1000)
参数1：4999，溢出值（从0开始）
参数2：7199，分频值（从0开始）
72MHz÷1000=72KHz，计数到360为5ms，即每5ms进一次中断。
通过该段代码使TIM3每5ms进入一次中断判断是加速减速还是匀速。


3、while


while(1)  
{      
  Key_Value|=KEY_Scan();      
  if((Key_Value&0x01) ==1)   
  {         
    if(Key_Value>>7==0)       //按下独立按键，开始发脉冲，电机加速至最高转速         
    {              
      dir=1;//每次溢出中断，另脉冲频率开始升高              
      Key_Value =1<<7;//Key_Value最高位 0代表电机未开启   1代表电机已开启              
      TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);   //开启定时器2和定时器3，PA.2管脚开始输出脉冲              
      TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);         
    }         
    else if(Key_Value>>7==1)//第二次按下独立按键，电机减速至停止              
    //最高位如果等于1         
    {              
      Key_Value =0;               //按键值清零            
      dir=0; //每次溢出中断，另脉冲频率开始降低              
      TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);   //重新打开定时器3，开始改变频率           
    }      
  }      
}


第一个段代码Key_Value|=KEY_Scan()，用于改变Key_Value的值，我们对KEY_Scan go to definition。


//按键处理函数  
//返回按键值  
//0，KEY0松开  
//1，KEY0按下  
u8 KEY_Scan(void)  
{          //按一下，从0到高速      //再按一下，从高速变为0      
  static u8 key_up=1;//按键按松开标志            
  if(key_up && KEY0==0)//按键松开并且KEY0被按下      
  {         
    delay_ms(10);//去抖动           
    key_up=0;         
    if(KEY0==0) return 1;      
  }      
  else if(KEY0==1)key_up=1;        
  return 0;// 无按键按下  
}  


代码解释：
key_up作为子程序KEY_Scan的局部静态变量，当没有键按下时，图中第10行的if条件不成立，key_up仍然为1，KEY_Scan直接return 0，KEY_Scan结束执行；当有按键按下时，第10行的if成立，执行if语句（由于程序执行周期远远小于人按键松开时间，所以认为执行1个周期期间key_up一直为1），延迟消抖后，key_up变为0，同时执行嵌套的if语句来再次判断是哪个键被按下，并且return对应的键值。尽管main高速调用KEY_Scan，但由于key_up是static类型的变量，会继承上一次调用的值，也即是说key_up=0，不执行第10行if，KEY_Scan的return为0。直到按键完全松开，执行第16行程序，key_up重新为1。做到了按下按键只返回一次对应值。


回到while，当第一次按下按键，则执行语句Key_Value | = KEY_Scan()，Key_Value = 1。此时Key_Value的最高位为0，所以Key_Value >> 7 = = 0成立，加速标志dir = 1，表示加速，同时另Key_Value的为高位为1，最后开启定时器2和定时器3来产生PWM方波和控制加减速。


if(Key_Value>>7==0)   //按下独立按键，开始发脉冲，电机加速至最高转速  
{      
  dir=1;//每次溢出中断，另脉冲频率开始升高      
  Key_Value =1<<7;//Key_Value最高位 0代表电机未开启   1代表电机已开启         
  //把最高位至1      
  TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);   //开启定时器2和定时器3，PA.2管脚开始输出脉冲      
  TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);  
}  


第二次按下按键，由于Key_Value的为高位为1，所以Key_Value>>7 = = 1成立，另Key_Value = 0，则加速标志dir = 0，表示减速，重新打开定时器3，开始改变速度。


else if(Key_Value>>7==1)//第二次按下独立按键，电机减速至停止  
//最高位如果等于1  
{      
  Key_Value = 0;  //按键值清零      
  dir = 0;    //每次溢出中断，另脉冲频率开始降低     
  TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);//重新打开定时器3  
}


timer.c
TIM3_IRQHandler


void TIM3_IRQHandler(void)   //TIM3中断  
{      
  if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)         
  {         
    TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);              
    if(dir==1)      //加速标志              
    if(freq1<62000)      //最高频率62KMz              
    {                  
      freq1+=100;                              
      PWM_Change(freq1);              
    }            
    if(dir==0)          //减速标志              
    if(freq1>2000)   //最低频率2KMz              
    {                  
      freq1 -=100;                              
      PWM_Change(freq1);              
    }              
    if(dir==1&&freq1>=62000) //如果加速达到最高频率，则关闭定时器3，定时器2输出最高频率的脉冲，电机匀速运行               
    TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);            
    if(dir==0&&freq1<=2000) //如果减速至2000Hz以下，则关闭定时器2和定时器3，停止输出脉冲，电机停止运行              
    {                  
      TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);                  
      TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);              
    }         
  }  
}


由于main.c中初始化了TIM3_Int_Init(359,1000)，所以每5ms发生一次溢出中断，判断一次加速标志dir，再修改或保持一次频率。
通过定时器3溢出中断发现，函数PWM_Change修改了频率，所以对PWM_Change go to definition


//改变频率  
void PWM_Change(u32 freq)  
{      
  u16 arr,psc;      
  arr=72000000/freq-1;            
  psc=0;//不分频      
  TIM2_PWM_Init(arr,psc); //使用新的参数配置定时器，改变定时器的周期      
  TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);       //开启定时器2  
}  


由函数可知，最终是调整了定时器2输出PWM的溢出周期arr的值来改变转速。


void TIM2_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)  
{         
  . . . . . .   
  TIM_SetCompare3(TIM2,arr/2);  
}  


TIM2_PWM_Init多了这一句话，在初始化里面改变了比较点。


伺服电机的位置控制模式代码讲解
main.c
while(1)  
{      
  num_plus_setting=100;   //脉冲个数设定值      
  if(KEY_Scan())         
    running_motor=1;    //电机启动      
  if(running_motor)                 
    TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//定时器2使能      
  else         
    num_plus_now=0;//当前脉冲个数清零   
}


如果有按键按下，则第5行的if判断成立，另running_motor=1；同时第7行的if判断也成立，则开启定时器2。如果没有按键按下，则running_motor=0，当前脉冲个数清0。


timer.c
TIM2_IRQHandler


定义了三个变量：
按键按下时的标志位，u8 running_motor；
当前的脉冲个数：u32 num_plus_now；
设定的脉冲个数：num_plus_setting。






当有按键按下时， running_motor=1，第2行的if判断成立，则定时器2每溢出一次，当前的脉冲个数num_plus_now自加1。
接着根据当前的脉冲个数num_plus_now的大小，判断伺服电机是应该加速还是应该减速，生成相应的加速标志dir=1或者减速标志dir=0。
最后根据标志来进行加速或减速。
编译仿真

伺服电机的速度控制模式

打开仿真









点击示波器:









弹出如下示波器页面：









点击set up增加变量





点击左边的方框，添加PORTA.2，同时把Display Type改为改为Bit。





点击运行









第一次点击PE.3，伺服电机加速，看到频率由低到高，后达到稳定。





第二次点击PE.3，伺服电机减速，看到频率由高变低，最后变为低电平。





伺服电机的位置控制模式

打开仿真









点击示波器:









弹出如下示波器页面：









点击set up增加变量





点击左边的方框，添加PORTA.2，同时把Display Type改为改为Bit。





点击运行









点击PE.3，伺服电机先加速后减速，看到频率由低到高在变低。









遇到的错误

遇到的错误：把TIM_SetCompare3注释，仿真还是会出现波形。





TIM_SetCompare3(TIM2,arr/2)注释后，比较点就不会再变化了；由于每次溢出中断都会调用PWM_Change函数来改变arr的值，导致溢出周期却还在一直变化，所以波形频率才会变化。
解决错误：
取消对TIM_SetCompare3(TIM2,arr/2)的注释。














成功运行
总结