代码收藏家技术教程 2024-05-14

使用STM32和ULN2003A模块通过PWM控制直流电机

一、通用定时器PWM学习

1、PWM介绍

PWM（Pulse Width Modulation）是一种调制技术，用于控制电子设备中的信号或电路。它通过改变信号的脉冲宽度来实现对电路的控制。在PWM中，信号被分为周期性的脉冲，每个脉冲的宽度可以调节。通常，一个周期内包含一个高电平和一个低电平，高电平的持续时间称为脉冲宽度。通过改变脉冲宽度的比例，可以控制信号的平均功率或电压。

注：对于PWM我们只需要了解其占空比即可。占空比：即在一个周期脉冲中高电平占整个周期的比值。

2、STM32PWM模式

脉冲宽度调制模式可以产生一个由TIMx_ARR寄存器确定频率、由TIMx_CCRx寄存器确定占空
比的信号。

对于STM32F103系列芯片来说通用定时器具有四路PWM通道，分别由捕获/比较寄存器 x(TIMx_CCRx)控制

3、PWM要用到的寄存器

对于捕获/比较模式寄存器（TIMx_CCMR1/2）主要使用OCxM位和OCxPE位

OCxM：写入’110’(PWM模式1)或’111’(PWM模式2)，能够独立地设置每个OCx输出通道产生一路PWM

OCxPE：开启TIMX_CCR1寄存器的预装载功能。

对于捕获/比较使能寄存器(TIMx_CCER)主要使用CCxP和CCxE位

CCxP：设置PWM通道输出的极性。

例如：当CCxP=0（即高电平有效），在PWM的一个周期内定时器从0开始向上计数当0-t1段,定时器计数器TIMx_CNT值小于CCRx值,输出低电平； t1-t2段,定时器计数器TIMx_CNT值大于CCRx值,输出高电平。

CCxE：输入/捕获1输出使能，使能位使用时置1；

注意：在使用此寄存器时应该设置 TIMx_CCMR1/2寄存器的OCxPE位开启TIMX_CCR1寄存器的预装载功能。（此寄存器说白了就是和TIMx_CNT进行比较）

二、ULN2003A介绍

ULN2003A 器件是高电压大电流达林顿晶体管阵列。每款器件均由7个NPN 达林顿对组成，这些达林顿对具有高压输出，带有用于开关感性负载的共阴极钳位二极管。单个达林顿对的集电极电流额定值为500mA。将达林顿对并联可以提供更高的电流。应用包括继电器驱动器、电锤驱动器、灯驱动器、显示驱动器（LED 和气体放电）、线路驱动器和逻辑缓冲器。原理图如图示：

注：其实ULN2003A电机芯片就是你给他输入高电平他就输出低电平（对于我们直流电机来说，直流电机的正极即电源要接固定的3.3V或则5V，然后控制ULN2003A输出低电平即可控制直流电机运转了）切记不要使用ULN2003A输出高电平、电机另一端接地。

三|、代码实战

这里代码的配置参考原子哥的配置过程

不过这里我没有使用TIM3的部分重映射，我使用了完全重映射即输出IO为PC7

定时器代码，参考原子哥代码进行了修改

//TIM3 PWM部分初始化 
//PWM输出初始化
//arr：自动重装值
//psc：时钟预分频数
void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{  
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;   //PWM结构体
	

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);	//使能定时器3时钟
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //使能                
    GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟
	
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM3 , ENABLE); //Timer3完全重映射  TIM3_CH2->Pc7  
 
   //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM3 CH2的PWM脉冲波形	GPIOC.7
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; //TIM_CH2
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO
 
   //初始化TIM3
	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
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 
	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(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
	
	//初始化TIM3 Channel2 PWM模式	 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
 	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
	TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2

	TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器
 
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIM3
	

}

主函数：

#define MOTOR_STOP 	TIM_SetCompare2(TIM3,899);

 int main(void)
 {		
	uint8_t key_value=0;
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	KEY_Init();//按键初始化
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); 	 //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
	uart_init(115200);	 //串口初始化为115200
 	LED_Init();			     //LED端口初始化
 	TIM3_PWM_Init(899,79);	 //不分频。PWM频率=72000000/900=80Khz   向上计数一次达到的时间72000000/900=80Khz=PWM  
	 //0.000125s=0.125ms=125us; 即在一个周期内，脉冲信号的高电平与低电平时间和为125us; 100ms	
	TIM_SetCompare2(TIM3,899);  //初始化电机停止转动
//	GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);
  while(1)
	{
		key_value=KEY_Scan(0);
		switch(key_value)
		{
			case KEY0_PRES:
			TIM_SetCompare2(TIM3,10);
			break;
			case KEY1_PRES:
			TIM_SetCompare2(TIM3,350);
			break;
			case WKUP_PRES:
			MOTOR_STOP;
			break;
			default:
			break;
		
		}
		   
	}	 
 }

在主函数里通过三个按键来控制电机。KEY1和KEY2来控制电机不同速度，KEY_UP控制电机关闭。

作者：点灯大师zy