簡易型伺服機PWM輸出控制

antlu

上次發文推動硬碟三相馬達雖然會轉,但是轉的非常"無力",信心也大受打擊,原來電動機的運轉是一個高深的學問,不是像我這樣甚麼都想玩的人可以勝任的!! 先進們提出許多驅動電路,也提供寶貴的 伺服機驅動模式PWM 1ms~2ms 50HZ ,還有 arduino 的pwm 電路和程式,所以就試著做看看這電路,發現電路好像不是那麼難,倒是程式比較複雜,還好書上有一些參考,所以,就這樣邊參考邊修改的把雛型給弄出來了...
選擇按鈕 選擇 PWM1 PWM2 PWM3 的輸出改變 並且由LED顯示,VR 1M歐姆調整電位輸入到 STM8 的 類比輸入 把0~5V 轉成 0~1023 並送給 TIM1 作為 PWM 的改變,1023 = 1.023ms 加上 1000的 offset 使得 PWM寬度為 1.0ms~2.023ms ...
  MODE 目前沒有作用,預計要給 數位式伺服機使用..



電路圖 因為找不到STM8S103K3的圖庫 所以用 32接腳取代


使用 QFP32轉版


ARTCAM 電路板


ARTCAM 面板鑽孔標定


測試的波形 因為STM8S103裡面有腳有問題(內部短路?)所以波形有重複


線上微調程式並且確認功能


雕刻機的PCB 部分的線路需要雕刻2次位移0.05mm這樣再和接的時候才比較不會橋接


外殼使用雕刻機定位出 4枝銅柱以及 三個LED 開關的位置,再使用鑽床開孔,因為對雕刻機還沒有信心,用鑽床比較快!!

1. 
   
2. // 20160613 for PWM out 3 channel
   
3. #include "stm8s.h"
   
4. #include "stm8s_tim1.h"
   
5. #include "stm8s_clk.h"
   
6. #include "stm8s_delay.h"
   
7. #include "stm8s_adc1.h"
   
8. #define VR_Channel ADC1_CHANNEL_0// stm8s103k3 pin 16
   
9. u16 VR_data;
   
10. u8 AD_read_count;//0~3 輪流read out AD count
    
11. void AD_Data_Update(void);
    
12. u16 ADCValue[10]={0};//電壓值平均用減少誤差雜訊
    
13. u16 DataADC=0;//最後的電壓值
    
14. u8 adc_update_flag;//ADC 更新1次的旗標
    
15. u16 pwmwidth = 1;
    
16. #define inputPORT GPIOA //PB1--mode, PB 2--select sw
    
17. #define outputPORT GPIOC //led Pb5 Pb6 Pb7 11 10 9
    
18. #define LED1 GPIO_PIN_5
    
19. #define LED2 GPIO_PIN_6
    
20. #define LED3 GPIO_PIN_7
    
21. #define MODE_SW GPIO_PIN_1
    
22. #define Select_SW GPIO_PIN_2
    
23. u8 Select_SW_data = 0;
    
24. u8 Key_pressed_flag = 0;
    
25. u8 check_select_SW_count=0;
    
26. u8 select_sw=0;
    
27. 
    
28. 
    
29. void ADConvert(void)//轉換類比信號成為數位信號
    
30. {
    
31.         unsigned char ADCcount =0;
    
32.         ADC1->CR1|=0x02;
    
33.         ADC1_StartConversion();
    
34.         while(ADCcount<10)
    
35.         {
    
36.                 while(ADC1_GetFlagStatus(ADC1_FLAG_EOC)==RESET);
    
37.                 ADC1_ClearFlag(ADC1_FLAG_AWS0);
    
38.                 ADCValue[ADCcount]=ADC1_GetConversionValue();
    
39.                 ADCcount++;
    
40.         }
    
41.         ADC1->CR1 &= ~0x02;
    
42. }
    
43. 
    
44. void DigitalFiltering(void)//把類比信號的10組資料作中間的6組平均
    
45. {
    
46.         unsigned char i,j;
    
47.         unsigned char cptemp;
    
48.        
    
49.         for(i=10;i>=1;i--)
    
50.         {
    
51.                 for(j-0;j<(i-1);j++)
    
52.                 {
    
53.                         if(ADCValue[j]>ADCValue[j+1])
    
54.                         {
    
55.                                 cptemp=ADCValue[j];
    
56.                                 ADCValue[j]=ADCValue[j+1];
    
57.                                 ADCValue[j+1]=cptemp;
    
58.                         }
    
59.                 }
    
60.         }
    
61.         DataADC=0;
    
62.         for(i=2;i<=7;i++)
    
63.         {
    
64.                 DataADC +=ADCValue[i];
    
65.         }
    
66.         DataADC /=6;       
    
67. }
    
68. 
    
69. 
    
70. 
    
71. unsigned int ADC1Set(ADC1_Channel_TypeDef ADC_Channel)//讀取不同的AD通道經過類比轉成數位再經過10取6平均送出結果
    
72. {
    
73. u16 ADresult;
    
74. {
    
75. ADC1_Init(ADC1_CONVERSIONMODE_CONTINUOUS,ADC_Channel,ADC1_PRESSEL_FCPU_D2,ADC1_EXTTRIG_TIM,DISABLE,ADC1_ALIGN_RIGHT,ADC1_SCHMITTTRIG_CHANNEL0,DISABLE);
    
76. ADConvert();
    
77. DigitalFiltering();
    
78. ADresult=DataADC;
    
79. DataADC=0;
    
80. adc_update_flag=0;
    
81. }
    
82. return ADresult;
    
83. }
    
84. //---------------------------------------------------------------------
    
85. void Read_select_SW(void)//每按下一次按鍵開關數加一以選擇 通道PWM設定用並且作為LED顯示
    
86. //變數Select_SW_data Key_pressed_flag
    
87. {
    
88.         if(GPIO_ReadInputPin(inputPORT,Select_SW)==0)//Select sw be pressed
    
89.         {
    
90.                  //GPIO_WriteHigh(outputPORT,LED2);
    
91.                         delay(500);
    
92.                        
    
93.                 if(GPIO_ReadInputPin(inputPORT,Select_SW)==0)
    
94.                         {
    
95.                         //        select_sw = GPIO_ReadInputPin(inputPORT,Select_SW);
    
96.                                 while(GPIO_ReadInputPin(inputPORT,Select_SW)==0);
    
97.                                
    
98.                         //        check_select_SW_count++;
    
99.                                 Select_SW_data++;
    
100.                                 if(Select_SW_data > 2)
     
101.                                         {
     
102.                                                 Select_SW_data=0;
     
103.                                         }
     
104.                                 Key_pressed_flag = 1;
     
105.                         }       
     
106.   }       
     
107. }
     
108. 
     
109. void LED_OUT(u8 SW_data)//點亮相關led
     
110. {
     
111.          switch(SW_data)
     
112.          {
     
113.          case 0:
     
114.          GPIO_WriteLow(outputPORT,LED1);
     
115.          GPIO_WriteHigh(outputPORT,LED2);
     
116.          GPIO_WriteHigh(outputPORT,LED3);
     
117.          break;
     
118.          
     
119.          case 1:
     
120.          GPIO_WriteHigh(outputPORT,LED1);
     
121.          GPIO_WriteLow(outputPORT,LED2);
     
122.          GPIO_WriteHigh(outputPORT,LED3);
     
123.          break;
     
124. 
     
125.          case 2:
     
126.          GPIO_WriteHigh(outputPORT,LED1);
     
127.          GPIO_WriteHigh(outputPORT,LED2);
     
128.          GPIO_WriteLow(outputPORT,LED3);
     
129.          break;
     
130. }
     
131.          
     
132. }
     
133. 
     
134. void GPIOinit(void)//basic i/o setting
     
135.         {
     
136.                 GPIO_Init(inputPORT,Select_SW,GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT);//PA1 PA2
     
137.                 GPIO_Init(outputPORT,(LED1|LED2|LED3),GPIO_MODE_OUT_OD_LOW_FAST);//PC5 PC6 PC7        
     
138.         }
     
139.        
     
140. 
     
141. 
     
142. 
     
143. void update_TIM1_Config(u8 sw)
     
144. {
     
145.         switch(sw)
     
146.         {
     
147.         case 0:
     
148.                 TIM1_OC1Init(TIM1_OCMODE_PWM2,TIM1_OUTPUTSTATE_ENABLE,TIM1_OUTPUTNSTATE_ENABLE,pwmwidth,TIM1_OCPOLARITY_LOW,TIM1_OCNPOLARITY_HIGH,TIM1_OCIDLESTATE_SET,TIM1_OCNIDLESTATE_RESET);
     
149.         break;
     
150. 
     
151.         case 1:
     
152.                 TIM1_OC2Init(TIM1_OCMODE_PWM2,TIM1_OUTPUTSTATE_ENABLE,TIM1_OUTPUTNSTATE_ENABLE,pwmwidth,TIM1_OCPOLARITY_LOW,TIM1_OCNPOLARITY_HIGH,TIM1_OCIDLESTATE_SET,TIM1_OCNIDLESTATE_RESET);
     
153.         break;
     
154. 
     
155.         case 2:
     
156.                 TIM1_OC3Init(TIM1_OCMODE_PWM2,TIM1_OUTPUTSTATE_ENABLE,TIM1_OUTPUTNSTATE_ENABLE,pwmwidth+20,TIM1_OCPOLARITY_LOW,TIM1_OCNPOLARITY_HIGH,TIM1_OCIDLESTATE_SET,TIM1_OCNIDLESTATE_RESET);
     
157.         break;
     
158.         }
     
159.         TIM1_Cmd(ENABLE);
     
160.         TIM1_CtrlPWMOutputs(ENABLE);
     
161. }
     
162. 
     
163. void CLK_Config(void)
     
164. {
     
165.         CLK_HSIPrescalerConfig(CLK_PRESCALER_HSIDIV8);
     
166. }
     
167. 
     
168. main()
     
169. {
     
170.         GPIOinit();
     
171.         TIM1_DeInit();
     
172.         TIM1_TimeBaseInit(1,TIM1_COUNTERMODE_UP,20000,0);        //20ms 1pulse 1us
     
173.         CLK_Config();
     
174.        
     
175.         //test io
     
176.          GPIO_WriteHigh(outputPORT,LED3);
     
177.          GPIO_WriteLow(outputPORT,LED2);
     
178.          GPIO_WriteLow(outputPORT,LED1);
     
179.        
     
180.         while (1)
     
181.        
     
182.         {
     
183.                 Read_select_SW();//每按下一次按鍵開關數加一以選擇 通道PWM設定用並且作為LED顯示 Select_SW_data
     
184.                
     
185.                 if(Key_pressed_flag == 1)
     
186.                 {               
     
187.                 LED_OUT(Select_SW_data);//點亮相關led
     
188.                 Key_pressed_flag = 0;
     
189.           }
     
190.                 //read PWM VR data
     
191.                 VR_data = ADC1Set(VR_Channel);//channel 0 pin16                       
     
192.                 //put to PWM pwmwidth parameter
     
193.                 pwmwidth = VR_data+1000;
     
194.                
     
195.                 update_TIM1_Config(Select_SW_data);
     
196. 
     
197.         }
     
198. }
     
199. 
     

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xiaolaba

呂大玩得不亦樂乎..
這雕雞機確實好物, 解決了很多DIY原型時焊線的工作量, 可以專心寫程序.
如果你的 adcvalue 是8BIT 或者10BIT, 試試看用簡單的一階 LPF, 當16BIT計算, 計算速度可以移動平均法快20倍以上, 效果也好, 如果要再高級, 就用卡曼濾波, 快狠準.

antlu

xiaolaba 發表於 2016-6-16 12:03 AM
呂大玩得不亦樂乎..
這雕雞機確實好物, 解決了很多DIY原型時焊線的工作量, 可以專心寫程序.
如果你的 adcva ...

xiaolaba 大:
   感謝!! 其實我不是寫程式的料,所有的 數學運算我都很痛苦,我只會簡單的IO 玩玩!!  這些建議 我上網看看有沒有可以"抄"的,不但不會錯又省事,再次感謝!!
  雕刻機 真的很方便,尤其是做第二個第三個...

xiaolaba

antlu 發表於 2016-6-16 01:57 PM
xiaolaba 大:
   感謝!! 其實我不是寫程式的料,所有的 數學運算我都很痛苦,我只會簡單的IO 玩玩!!  這些 ...

試試看這樣

int temp=0; //16bit
char adcvalue, filter_output; //8bit

void main () {

do {
temp = temp - (temp / 4) + adcvalue;
filter_output = temp / 4;
} while (1)

}


驗證效果可以這樣看, excel 做的, simple8bit_LPF.rar (11.73 KB, 下載次數: 1, 售價: 2 個酷幣)

2016-6-16 10:54 PM 上傳

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常數k選4的話 SIGMA = 1 - 1/4 =0.75, 濾波輸出也很快速逼近adcvalue, 一般都夠用, 除非你的取樣率需要很高. 假設adcvalue就是100, 5次取樣後達到 63%, 12次取樣後達到95%, 是不是和電容充電的曲線很像呢, 電容的一大功用就是 [濾波]. 如果加大常數K, 等於加大濾波電容量, 不過實際還要兼顧取樣率和需要, 不能任意.