第七章-编码器测速 STM32 PWM输出 蓝牙通信 超声波测距 STM32cubemx

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。

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

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

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

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

计数方向

7.3-获得单位时间计数器值变化量

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

在STM32中文参考手册-第119页


设置TIM2

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

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

	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

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

我们先测试的结论是否有问题？

1. 编码器计数器会不会在计数时间内溢出？
2. 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
3. 根据计算方法计算电机转速

定义两个float变量

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)

	//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

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!

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

2. 设置内部时钟源
3. 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

  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

/*******************
*  @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

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

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

把变量需要声明一下

extern float Motor1Speed ;
extern float Motor2Speed ;

然后打开串口助手

注:

根据电机和实际小车调整速度测量与占空比设置函数


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

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