第七十五章：CH32V103应用教程——舵机控制

草帽王子

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

1. #ifndef __TIMER_H
   
2. #define __TIMER_H
   
3. 
   
4. #include "ch32v10x_conf.h"
   
5. 
   
6. #define  ARR  999
   
7. #define  PSC  1439
   
8. 
   
9. void TIM1_PWMOut_Init( void );
   
10. void Set_PWM_Dutycycle(uint16_t dutycycle);
    
11. 
    
12. #endif

复制代码

timer.h文件主要进行相关定义和函数声明；
timer.c文件

1. #include "timer.h"
   
2. 
   
3. //定时器PWM输出模式基本配置
   
4. void TIM1_PWMOut_Init( void )
   
5. {
   
6.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
7.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
   
8.     TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
   
9. 
   
10.     RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE );//使能GPIOA外设时钟和TIM1时钟
    
11. 
    
12.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;        //配置PA8引脚
    
13.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //设置为复用推挽输出
    
14.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//设置输出速度：50MHz
    
15.     GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );         //GPIO初始化
    
16. 
    
17.     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。
    
18.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = PSC;  //指定用于划分TIM时钟的预分频器值。
    
19.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;    //时钟分频因子
    
20.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//TIM计数模式，向上计数模式
    
21.     TIM_TimeBaseInit( TIM1, &TIM_TimeBaseInitStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
    
22. 
    
23.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2;            //指定TIM模式
    
24.     TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//指定TIM输出比较状态，即使能比较输出
    
25.     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。
    
26.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;    //指定输出极性。
    
27.     TIM_OC1Init( TIM1, &TIM_OCInitStructure ); //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化TIM1 Channel1。
    
28. 
    
29.     TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE );                  //启用定时器1PWM输出
    
30.     TIM_OC1PreloadConfig( TIM1, TIM_OCPreload_Disable );//使能CCR1上的TIM1外设预加载寄存器
    
31.     TIM_ARRPreloadConfig( TIM1, ENABLE );               //使能ARR上TIM1外设预加载寄存器
    
32.     TIM_Cmd( TIM1, ENABLE );                            //使能TIM1
    
33. }
    
34. 
    
35. //通过修改PWM输出占空比控制舵机转动
    
36. void Set_PWM_Dutycycle(uint16_t dutycycle)
    
37. {
    
38.     #if 1
    
39.     {
    
40.         /* 对超过范围的占空比进行边界处理 */
    
41.         dutycycle = 0.5/20.0*ARR > dutycycle ? 0.5/20.0*ARR : dutycycle;
    
42.         dutycycle = 2.5/20.0*ARR < dutycycle ? 2.5/20.0*ARR : dutycycle;
    
43.     }
    
44.     #endif
    
45.     TIM_SetCompare1(TIM1,dutycycle); //设置TIM1捕获比较1寄存器值,，用于修改占空比
    
46. }
    
47. 
    

复制代码

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

1. ********************************** (C) COPYRIGHT *******************************
   
2. * File Name          : main.c
   
3. * Author             : WCH
   
4. * Version            : V1.0.0
   
5. * Date               : 2020/09/29
   
6. * Description        : Main program body.
   
7. *******************************************************************************/
   
8. #include "debug.h"
   
9. #include "led.h"
   
10. #include "key.h"
    
11. #include "timer.h"
    
12. 
    
13. __IO uint16_t ChannelPulse = 0.5/20.0*ARR;
    
14. 
    
15. int main(void)
    
16. {
    
17.     u8 t=0;
    
18.     static u8 i=1;
    
19.     static u8 j=1;
    
20. 
    
21.         USART_Printf_Init(115200);
    
22.     Delay_Init();   //延时函数初始化
    
23.         LED_Init();     //LED初始化
    
24.         KEY_Init();     //按键初始化
    
25.         TIM1_PWMOut_Init();
    
26. 
    
27.         printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
    
28. 
    
29.         while(1)
    
30.     {
    
31.         t=KEY_Scan(0);      //得到键值
    
32. 
    
33.         switch(t)
    
34.         {
    
35.             case KEY0_PRESS:
    
36.                 GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (i==0) ? (i=Bit_SET):(i=Bit_RESET));
    
37.                 printf("i=%d\n",i);
    
38.                 ChannelPulse -= 10;    // 减少占空比
    
39.                 ChannelPulse = 0.5/20.0*ARR > ChannelPulse ? 0.5/20.0*ARR : ChannelPulse;       // 检查占空比的合法性
    
40.                 Set_PWM_Dutycycle(ChannelPulse);    // 设置占空比
    
41.                 break;
    
42. 
    
43.             case KEY1_PRESS:
    
44.                 GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_1, (j==0) ? (j=Bit_SET):(j=Bit_RESET));
    
45.                 printf("j=%d\n",j);
    
46.                 ChannelPulse += 10;    // 增加占空比
    
47.                 ChannelPulse = (2.5/20.0*ARR) < ChannelPulse ? (2.5/20.0*ARR) : ChannelPulse;    // 检查占空比的合法性
    
48.                 Set_PWM_Dutycycle(ChannelPulse);    // 设置占空比
    
49.                 break;
    
50. 
    
51.             default:
    
52.                 Delay_Ms(10);
    
53.         }
    
54.         }
    
55. }

复制代码

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
74、舵机控制.rar (502.36 KB, 下载次数: 13)

2021-9-10 18:06 上传

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完