一、涉及資源

stm32f103ZET6開發(fā)板（非指定）
MG513P3012V型號(hào)電機(jī)（帶霍爾編碼器）（非指定）

二、涉及概念

1、單片機(jī)資源要求

此種測(cè)速方法要求單片機(jī)的定時(shí)器具有編碼器模式，對(duì)于stm32f1系列,具備編碼器模式的定時(shí)器有TIM1/2/3/4/5/8，定時(shí)器使用通道1、2來(lái)實(shí)現(xiàn)編碼器功能，接線時(shí)注意把A/B相接到定時(shí)器通道1/2的引腳。

2、減速比

電機(jī)結(jié)構(gòu)

減速結(jié)構(gòu)

減速比為1:30通俗地講就是當(dāng)電機(jī)外伸軸轉(zhuǎn)1圈時(shí)實(shí)際軸轉(zhuǎn)30圈，外伸軸我們一般接上輪胎等實(shí)際作用物體，而實(shí)際軸是電機(jī)自身的轉(zhuǎn)子，霍爾編碼器的檢測(cè)對(duì)象是實(shí)際軸

3、測(cè)速原理

霍爾編碼器工作方式

霍爾編碼器是一種通過(guò)磁電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。霍爾編碼器是由霍爾碼盤和霍爾元件組成。霍爾碼盤是在一 定直徑的圓板上等分地布置有不同的磁極。電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈霍爾元件發(fā)出特定數(shù)目的脈沖信號(hào)。，用時(shí)間間隔內(nèi)接收的總的脈沖數(shù)目除以轉(zhuǎn)一圈發(fā)出的脈沖數(shù)目即可得到轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)的圈數(shù)，再除以時(shí)間間隔就能得到轉(zhuǎn)速。 為判斷轉(zhuǎn)向，一般輸出兩組存在一定相位差的方波信號(hào)。

定時(shí)器判斷電機(jī)正反轉(zhuǎn)的依據(jù)

定時(shí)器通道1、通道2接收A相和B相的脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)一圈A相和B相發(fā)出的脈沖數(shù)目是一樣的，但是發(fā)送有先后之分。

定時(shí)器針對(duì)正反轉(zhuǎn)的兩種計(jì)數(shù)方式

定時(shí)器在編碼器模式下有兩種計(jì)數(shù)方式，正轉(zhuǎn)時(shí)是從重載值開始向下減數(shù)，反轉(zhuǎn)時(shí)是從零開始向上加數(shù)（正反是相對(duì)而言的）。例如，如果我設(shè)定定時(shí)器的重載值為0x7fff，那么當(dāng)定時(shí)器接收到10個(gè)正轉(zhuǎn)的脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)值變?yōu)?x7ff3，當(dāng)定時(shí)器接收到的是反轉(zhuǎn)的脈沖時(shí)，定時(shí)器的計(jì)數(shù)值變?yōu)?x000A。

定時(shí)器編碼器模式1、2、3

TI1和TI2分別為定時(shí)器的通道1和通道2

編碼器模式3即為四倍頻模式，這個(gè)模式下對(duì)于A和B相發(fā)過(guò)來(lái)的一組脈沖會(huì)有四次計(jì)數(shù)（四個(gè)跳變沿），這樣就能將檢測(cè)精度提到四倍。

4、M法測(cè)速

三、編碼器與單片機(jī)的接線

注：這里以stm32f1系列的定時(shí)器4為例，若使用其他定時(shí)器進(jìn)行測(cè)速需要更換對(duì)應(yīng)的引腳資源，編碼器A/B相需接到定時(shí)器的通道1和通道2

1、霍爾編碼器實(shí)物圖

接線

編碼器A相和B相接PB6和PB7引腳（無(wú)對(duì)應(yīng)要求）

四、單片機(jī)引腳和定時(shí)器的初始化

1、代碼示例

引腳選擇PB6和PB7
定時(shí)器選擇TIM4，使用編碼器模式3

/***************************************************** *@Func: 編碼器涉及資源的初始化 ****** *@para: ****** *@desc: 選擇TIM4作為此編碼器的解碼時(shí)鐘 ****** 設(shè)置重裝值 ****** 注意：實(shí)際使用時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)速有限制，如果轉(zhuǎn)速太快可能發(fā)生定時(shí)器溢出的情況，就要考慮使用中斷 ****** 目前對(duì)脈沖一次定時(shí)僅能計(jì)32768次，超過(guò)即無(wú)效，可以分別正反轉(zhuǎn)。 ****** 定時(shí)器在編碼器模式下電機(jī)如果正轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器會(huì)從零開始正數(shù)，如果反轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器會(huì)從重載值開始倒數(shù) ******************************************************/ void EncoderA_Init(void) {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 引腳初始化的結(jié)構(gòu)體 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; // 定時(shí)器初始化的結(jié)構(gòu)體TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; // 定時(shí)器編碼器模式初始化的結(jié)構(gòu)體RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE); // 使能TIM4時(shí)鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); // 使能GPIOB時(shí)鐘GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7; // PB6、PB7GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; // 浮空輸入GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); // 根據(jù)GPIO_InitStructure的參數(shù)初始化GPIOB0TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xffff; // 設(shè)定計(jì)數(shù)器自動(dòng)重裝值TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; // 預(yù)分頻器 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 選擇時(shí)鐘分頻：不分頻TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // TIM向上計(jì)數(shù)模式TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); // 根據(jù)TIM_TimeBaseInitStruct的參數(shù)初始化定時(shí)器TIM4TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM4, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);//使用編碼器模式3：CH1、CH2同時(shí)計(jì)數(shù)，四分頻//初始化TIM4輸入捕獲參數(shù)TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure); // 把TIM_ICInitStruct 中的每一個(gè)參數(shù)按缺省值填入TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x03; // IC1F=0011 配置輸入濾波器（連續(xù)采樣八次）TIM_ICInit(TIM4, &TIM_ICInitStructure); // 根TIM_ICInitStructure參數(shù)初始化定時(shí)器TIM4編碼器模式TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); // 使能定時(shí)器4 }

五、讀定時(shí)器的計(jì)數(shù)值

定時(shí)器的計(jì)數(shù)值即為編碼器發(fā)出的脈沖數(shù)目*4（定時(shí)器的編碼器模式3）

/***************************************************** *@Func: 讀取定時(shí)器計(jì)數(shù)值 ****** *@para: ****** *@desc: ******************************************************/ void Read_EncoderA(void) {if(TIM4->CNT > 0x7fff){EncoderA = TIM4->CNT - 0xffff; // 反轉(zhuǎn)}else{EncoderA = TIM4->CNT; // 正轉(zhuǎn)}TIM4->CNT = 0xffff; }

六、由定時(shí)器計(jì)數(shù)值得到轉(zhuǎn)速

1、計(jì)算公式

使用M法測(cè)速，計(jì)算公式為：
轉(zhuǎn)速n = 總脈沖數(shù)/四倍頻/單圈脈沖數(shù)/減速比/時(shí)間間隔

2、代碼示例

電機(jī)轉(zhuǎn)一圈本款霍爾編碼器發(fā)出13個(gè)脈沖，本款電機(jī)的減速比為1:30

/***************************************************** *@Func: 獲取電機(jī)A的速度 ****** *@para: ****** *@desc: 返回的是電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n圈/s ****** 轉(zhuǎn)速n = 總脈沖數(shù)/四倍頻/單圈脈沖數(shù)/減速比/時(shí)間 ******************************************************/ void Get_MotorA_Speed(void) {Read_EncoderA(); // 獲取編碼器產(chǎn)生的脈沖數(shù)MotorASpeed = (float)EncoderA / 4 / PulseNum / ReRate / DecodeGapTime * 1000; }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的stm32f103单片机—编码器测速的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。