读取编码器数值实现电机测速

电机系列

二、读取编码器数值实现电机测速

3、速度；

测速原理：

单位时间内，根据脉冲走过的距离计算电机实际速度，这里采用5ms定时器中断。

采集数据：

就是获得到轮子转一圈的编码器个数；
注意电机参数：
减速比：30：1
编码器线数：13线，也称编码器分辨率；

使用四倍频提高测量精度；

代码见下载区。

速度计算思路：

在这里插入图片描述

单位时间内获得的编码器脉冲变化数：可以通过代码得到，定为 e 个 ； （反应电机正反转）

单位时间：定时器设定为5ms，即0.005s；

电机转动一圈的脉冲数：n 个

电机轮子半径：R 单位：m（米）

圆周率：PI 单位：无

速度：speed 单位： m/s

在这里插入图片描述
此处：

轮子半径 R：0.03m（米）；

PI：3.1415926；

手动转一圈的脉冲数 n：1560 个；

e： 通过函数得到；

可得：
speed = 0.024166 * e

代码:
结构如下：
在这里插入图片描述

encoder.h

将2中部分改为一下代码；

#ifndef __ENCODER_H
#define __ENCODER_H
#include <sys.h>	
#include "stm32f10x_tim.h"
 
/**************************************************************************
作者：chance
**************************************************************************/

#define ENCODER_TIM_PERIOD (u16)(65535)   //不可大于65535 因为F103的定时器是16位的。

//定时器编码器初始化；
void Encoder_Init_TIM2(u16 arr,u16 psc);
void Encoder_Init_TIM3(u16 arr,u16 psc);
void Encoder_Init_TIM4(u16 arr,u16 psc);
void Encoder_Init_TIM5(u16 arr,u16 psc);

//5ms 定时器中断服务函数
void TIM7_Int_Init(u16 arr,u16 psc);

//编码器计数函数；
int Read_Encoder_TIM2(void);
int Read_Encoder_TIM3(void);
int Read_Encoder_TIM4(void);
int Read_Encoder_TIM5(void);

int Read_Encoder_test(TIM_TypeDef * TIMx);

//speed
void Get_Motor_Speed(int *A_Speed,int *B_Speed,int *C_Speed,int *D_Speed);

#endif
encoder.c
#include "encoder.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"

/**************************************************************************
作者：chance
**************************************************************************/

int Encoder_A,Encoder_B,Encoder_C,Encoder_D;  //编码器的脉冲计数

void Encoder_Init_TIM2(u16 arr,u16 psc)
{
	//1) 定义相关结构体：
  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;  
  TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
	//2) 使能相关时钟：
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);// 需要使能AFIO时钟
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//使能定时器2的时钟
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能PA端口时钟
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//使能PB端口时钟	
  GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM2, ENABLE);
  GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable , ENABLE);	//禁止JTAG功能，把PB3，PB4作为普通IO口使用
	
	//3) 初始化 GPIO：（用于AB相，脉冲计数）
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;	//端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					      //根据设定参数初始化GPIOA
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;	//端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);					      //根据设定参数初始化GPIOB
  
	//4) 设置并初始化定时器 TIM2：
  TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc; // 预分频器 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//选择时钟分频：不分频
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM向上计数  
  TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
	
	//5) 设置并初始化定时器编码器：
  TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM2, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);//使用编码器模式3
  TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 10;
  TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure);
  TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);//清除TIM的更新标志位
  TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
  //Reset counter
  TIM_SetCounter(TIM2,0);
	
	//6) 使能定时器：
  TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); 
}

/**************************************************************************
函数功能：把TIM3初始化为编码器接口模式
入口参数：无
返回  值：无
**************************************************************************/
void Encoder_Init_TIM3(u16 arr,u16 psc)
{
  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;  
  TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);//使能定时器3的时钟
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能PB端口时钟	
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;	//端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					      //根据设定参数初始化GPIOA
  TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc; // 预分频器 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//选择时钟分频：不分频
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM向上计数  
  TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
  TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);//使用编码器模式3
  TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 10;
  TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);
  TIM_ClearFlag(TIM3, TIM_FLAG_Update);//清除TIM的更新标志位
  TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);
  TIM_SetCounter(TIM3,0);
  TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); 
}

void Encoder_Init_TIM4(u16 arr,u16 psc)
{
	//1) 定义相关结构体：
  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;  
  TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
	//2) 使能相关时钟：
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);//使能定时器4的时钟
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//使能PB端口时钟
	
	//3) 初始化 GPIO：
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;	//端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);					      //根据设定参数初始化GPIOB
  
	//4) 设置并初始化定时器 TIM4
  TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc;  // 预分频器 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//选择时钟分频：不分频
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM向上计数  
  TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);
	
	//5) 设置并初始化定时器编码器：
  TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM4, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);//使用编码器模式 3：CH1、CH2 同时计数，四分频
  TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 10;
  TIM_ICInit(TIM4, &TIM_ICInitStructure);
	
  TIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update);//清除TIM的更新标志位
  TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE);
  //Reset counter
  TIM_SetCounter(TIM4,0);
	
	//6) 使能定时器：
  TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); 
}

void Encoder_Init_TIM5(u16 arr,u16 psc)
{
  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;  
  TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE);//使能定时器5的时钟
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能PA端口时钟
	
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1;	//端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					      //根据设定参数初始化GPIOA
  
  TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc; // 预分频器 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//选择时钟分频：不分频
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM向上计数  
  TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure);
  TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM5, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);//使用编码器模式3
  TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 10;
  TIM_ICInit(TIM5, &TIM_ICInitStructure);
  TIM_ClearFlag(TIM5, TIM_FLAG_Update);//清除TIM的更新标志位
  TIM_ITConfig(TIM5, TIM_IT_Update, ENABLE);
  TIM_SetCounter(TIM5,0);
  TIM_Cmd(TIM5, ENABLE); 
}

/**************************************************************************
函数功能：单位时间读取编码器计数
入口参数：定时器
返回  值：速度值
**************************************************************************/
int Read_Encoder_test(TIM_TypeDef * TIMx)
{ 
	int Encoder_TIM;
	Encoder_TIM = TIMx -> CNT;
	if(Encoder_TIM>0xefff)Encoder_TIM=Encoder_TIM-0xffff; //转化计数值为有方向的值，大于 0 正转，小于 0 反转。
	                                                      //TIM4->CNT 范围为0-0xffff，初值为 0。
	
	TIMx->CNT=0; //读取完后计数清零
	return Encoder_TIM; //返回值
}

void Get_Motor_Speed(int *ASpeed,int *BSpeed,int *CSpeed,int *DSpeed)
{
	static int AWheelEncoderNow   = 0;
	static int BWheelEncoderNow   = 0;
	static int CWheelEncoderNow   = 0;
	static int DWheelEncoderNow   = 0;
	
	static int AWheelEncoderLast  = 0;
	static int BWheelEncoderLast  = 0;	
	static int CWheelEncoderLast  = 0;
	static int DWheelEncoderLast  = 0;	
	
	//记录本次左右编码器数据
	AWheelEncoderNow += Read_Encoder_test(TIM2);
	BWheelEncoderNow += Read_Encoder_test(TIM3);
	CWheelEncoderNow += Read_Encoder_test(TIM4);
	DWheelEncoderNow += Read_Encoder_test(TIM5);
	
	//5ms测速    （	*1000 ）单位改为mm/s  串口助手读数变化显示更清楚
	*ASpeed  = (AWheelEncoderNow - AWheelEncoderLast)* 1000*0.024166;  
	*BSpeed  = (BWheelEncoderNow - BWheelEncoderLast)* 1000*0.024166;
	*CSpeed  = (CWheelEncoderNow - CWheelEncoderLast)* 1000*0.024166;  
	*DSpeed  = (DWheelEncoderNow - DWheelEncoderLast)* 1000*0.024166;

	//记录上次编码器数据
	AWheelEncoderLast = AWheelEncoderNow;                    
	BWheelEncoderLast = BWheelEncoderNow;  
    CWheelEncoderLast = CWheelEncoderNow;                    
	DWheelEncoderLast = DWheelEncoderNow; 	
	
}
timer.h
#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H

#include "stm32f10x.h"

void TIM7_Int_Init(u16 arr,u16 psc); 
 
#endif
timer.c
#include "timer.h"
#include "sys.h"
#include "encoder.h"
#include "led.h"


//arr：自动重装值。
//psc：时钟预分频数
//这里使用的是定时器3!
//TIM7_Int_Init(5000-1,7200-1); 500ms
void TIM7_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM7, ENABLE); //时钟使能

	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;              //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值	 计数到5000为500ms
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc;            //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  10Khz的计数频率  
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;         //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM7, &TIM_TimeBaseStructure);      //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
 
	TIM_ITConfig(  //使能或者失能指定的TIM中断
		TIM7,      //TIM2
		TIM_IT_Update ,
		ENABLE     //使能
		);
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM7_IRQn;            //TIM7中断
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //先占优先级0级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;         //从优先级3级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;            //IRQ通道被使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);                            //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器

	TIM_Cmd(TIM7, ENABLE);  //使能TIMx外设
							 
}
main.c
#include "stm32f10x.h"
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "motor.h"
#include "control.h"
#include "usart.h"
#include "encoder.h"
#include "stdio.h"
#include "timer.h"

int ASpeedNow = 0;
int BSpeedNow = 0;
int CSpeedNow = 0;
int DSpeedNow = 0;

 int main(void)
 {	
	  delay_init();	    	            //=====延时函数初始化	
	  //NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	  MY_NVIC_PriorityGroupConfig(2);	//=====设置中断分组
	  LED_Init();                     //=====初始化与 LED 连接的硬件接口
	  MiniBalance_PWM_Init(7199,0);  
	  Set_Pwm(1000,1000,1000,1000);	  //驱动电机

	  USART3_Init(9600);
	 
	  Encoder_Init_TIM2(0xffff,0);            //=====编码器接口
	  Encoder_Init_TIM3(0xffff,0);            //=====编码器接口
	  Encoder_Init_TIM4(0xffff,0);            //=====编码器接口
      Encoder_Init_TIM5(0xffff,0);            //=====初始化编码器
	  
	  TIM7_Int_Init(5000-1,7200-1);
	 
		while(1)
	{
		Led_Flash(30);
		//Set_Pwm(3000,2000,1000,1000);	
		printf("$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$\r\n");
		//delay_ms(150);
		
		
		printf("encoder222=%d\r\n",Read_Encoder_test(TIM2));
		printf("encoder333=%d\r\n",Read_Encoder_test(TIM3));
		printf("encoder444=%d\r\n",Read_Encoder_test(TIM4));
		printf("encoder555=%d\r\n",Read_Encoder_test(TIM5));
	    printf("A=%d,B=%d,C=%d,D=%d\r\n",ASpeedNow,BSpeedNow,CSpeedNow,DSpeedNow);
		printf("@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@\r\n");
		delay_ms(100);                  //=====延时
	}
 }
 
//5ms 定时器中断服务函数
void TIM7_IRQHandler(void)                            //TIM7中断
{
	if(TIM_GetITStatus(TIM7, TIM_IT_Update) != RESET) //检查指定的TIM中断发生与否:TIM 中断源 
	{
		TIM_ClearITPendingBit(TIM7, TIM_IT_Update);   //清除TIMx的中断待处理位:TIM 中断源 
		Get_Motor_Speed(&ASpeedNow,&BSpeedNow,&CSpeedNow,&DSpeedNow);
		Led_Flash(100);
	}
}

此时转动电机就可以看到相应的速度了

代码见下载区。

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