STM32F0单片机 PWM + ADC 控制有刷电机

1. 有刷电机驱动电路

有刷电机是电机里面最简单，也是历史最悠久的一种，到现在仍然广泛应用于各个领域。他的控制很简单，在电机的两个电极加正向电压，则正向旋转，如果加反向电压，则旋转方向也反过来。电机的转速可以通过控制加在电极上的电压来调节。

在电机控制电路中最常用的器件就是 MOS 管了。可以分为两个大的类型：P 沟道 MOS 和 N 沟道 MOS。MOS 管可以简单的理解为一个自来水阀门，Gate 是控制端，调节 Drain 和 Source 端之间流过的电流大小。

下面是两种 MOS 的典型用法。P 沟道的 MOS 一般 S 接电源正极，然后 Vgs 需要一个负电压来打开电流通道，而 N 沟道的 S 极一般接电源的负极，Vgs 需要一个正电压来打开电流通道。

资料来源于 IOR 公司数据手册

我们先从一个最简单的驱动电路开始。单片机控制 MOS 管栅极为高时，电流从电源经过电机和 MOS 管到地。当栅极为低时，MOS 管断开，此时电机线圈内的电流继续通过续流二极管回流电机的正极。我们通过调节栅极控制端的PWM占空比，就可以控制电机的转速。

2. TIM模块

TIM 模块最重要的三个寄存器是：

Counter Register (TIMx_CNT) 计数寄存器

Auto-Reload Register (TIMx_ARR) 重置寄存器

Capture/compare mode register 1 (TIMx_CCMRx) 输入捕获/输出比较寄存器

Counter 在时钟的驱动下计数

Auto-Reload 设定计数的最大限制值

Capture/Compare 锁存一个事件发生时的计数值到Capture/计数达到 Compare 值后触发一个事件

在 PWM 模式下，Auto-Reload 寄存器设定PWM的周期，Compare 设定占空比。

有一点需要注意的是一个 TIM 模块只有一个计数器和一个重置寄存器，而有多个输入捕获/输出比较寄存器。所以一个 TIM 模块的多个通道可以设置不同的占空比，但周期都是相同的。

所以我们在选用 MCU 的时候，如果需要产生多种周期的 PWM，不仅要看它的定时器模块一共有多少通道数，还要看是否有足够的独立 TIM 模块。

3. 代码

我们在下面这个工程的基础上修改来实现用一个可调电阻控制PWM占空比，来控制电机的转速。

STM32Cube_FW_F0_V1.11.0\Projects\STM32F030R8-Nucleo\Examples\TIM\TIM_PWMOutput\MDK-ARM\Project.uvprojx

这个工程默认使用TIM3模块输出4路PWM，我们可以只保留其中一路。

然后把ADC采样的代码添加进来：

Step 1:

stm32f0xx_hal_conf.h

#define HAL_ADC_MODULE_ENABLED

Step 2:

main.h

添加ADC相关宏定义

Step 3:

stm32f0xx_hal_msp.c

添加ADC使用的引脚的初始化代码

Step 4:

把ADC的驱动文件添加进工程，在主程序初始化ADC。

Step 5:

读取 ADC 的值，写入 TIM 的 CCR 寄存器，观察 PWM 占空比的变化。根据电机的特性，还可能需要改变 PWM 的周期。

如果需要参考代码，可以在 Github 搜索 TopSemic 找到。

参考资料：

PM0215 STM32F0xxx Cortex-M0 programming manual

UM1785 Description of STM32F0 HAL and low-layer drivers

STM32F030 Datasheet

STM32F030 Reference Manual

51单片机PWM控制LED的亮度仿真程序图谱 （附仿真文件+源代码）

51单片机PWM控制LED的亮度仿真程序图谱

因为项目比较简单，我就没有做实物，只是用了仿真来实现，大家最重要的是要弄懂原理。

原理：单片机输出PWM斩波，控制LED的亮度并在图谱上面显示出来

仿真开启

参考代码：

#include "reg51.h"

unsigned int cd,dd;

unsigned char cc,ee;

sbit LED=P2^0;

void led_int() interrupt 1 using 0

{

TH0=0xf1;

TL0=0xf1;

TR0=1;

dd++;

if(dd==11)

{

if((cc==0x50)&&(ee==0)){cd=0;}

if((cc==0)&&(ee==0x50)){cd=1;}

if(cd){cc++;ee--;}

else {cc--;ee++;}

dd=0;

}

}

void delay(unsigned int i)

{

unsigned int j;

while(i--)

{

for(j=0;j<0x20;j++);

}

}

void main()

{

cc=0;

ee=0x50;

TMOD=0x01;

TH0=0xf0;

TL0=0xf0 ;

EA=1;

ET0=1;

TR0=1;

while(1)

{

LED=0;

delay(ee);

LED=1;

delay(cc);

}

}

最后，如果有什么意见或者建议欢迎您留言给我，让我们共同学习一起进步，

如果需要 程序完整源代码和 设计文件，请在下方留言或者私信我，看到后会第一时间回复。

谢谢！

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