Dom Ugrađen
Modulacija širine impulsa (pwm) u stm32f103c8: upravljanje brzinom istosmjernog ventilatora
Ugrađen

Modulacija širine impulsa (pwm) u stm32f103c8: upravljanje brzinom istosmjernog ventilatora

Anonim

U prethodnom članku vidjeli smo o ADC konverziji pomoću STM32. U ovom uputstvu naučit ćemo o PWM (modulacija širine impulsa) u STM32 i kako možemo kontrolirati svjetlinu LED-a ili brzinu istosmjernog ventilatora pomoću PWM tehnike.

Znamo da postoje dvije vrste signala: analogni i digitalni. Analogni signali imaju napone poput (3V, 1V… itd.), A digitalni signali (1 'i 0). Izlazi senzora su analognih signala i ti analogni signali se pretvaraju u digitalne pomoću ADC-a, jer mikrokontroleri razumiju samo digitalne. Nakon obrade tih ADC vrijednosti, izlaz opet treba pretvoriti u analogni oblik za pogon analognih uređaja. Za to koristimo određene metode poput PWM, digitalno analognih (DAC) pretvarača itd.

Što je PWM (puls s modulacijom)?

PWM je način upravljanja analognim uređajima pomoću digitalne vrijednosti poput kontrole brzine motora, svjetline LED-a itd. Znamo da motor i led rade na analognom signalu. Ali PWM ne pruža čisti analogni izlaz, PWM izgleda kao analogni signal koji se stvara kratkim impulsima, a koji se osigurava u radnom ciklusu.

Radni ciklus PWM

Postotak vremena u kojem PWM signal ostaje VISOK (na vrijeme) naziva se radnim ciklusom. Ako je signal uvijek UKLJUČEN, on je u 100% radnom ciklusu, a ako je uvijek isključen, to je 0% radnog ciklusa.

Radni ciklus = Vrijeme UKLJUČIVANJA / (Vrijeme UKLJUČIVANJA + Vrijeme isključivanja)

PWM u STM32

STM32F103C8 ima 15 PWM pinova i 10 ADC pinova. Postoji 7 timera, a svaki PWM izlaz pruža kanal spojen na 4 timera. Ona ima 16-bitni PWM razlučivost (2 16), koji je brojila i varijable mogu biti tako velike kao što 65535. Sa stopom 72MHz sat, PWM izlaz može imati maksimalno razdoblje od oko jedne milisekunde.

  • Tako vrijednost 65535 daje PUNU SVJETLOST LEDA I PUNU BRZINU istosmjernog ventilatora (100% radni ciklus)
  • Isto tako vrijednost 32767 daje POVOLJNU SJAJOST LEDA I POVOLJNU BRZinu istosmjernog ventilatora (50% radnog ciklusa)
  • A vrijednost 13107 daje (20%) SVJETLOST I (20%) BRZINU (20% radnog ciklusa)

U ovom uputstvu koristimo potenciometar i STM32 za mijenjanje svjetline LED-a i brzine istosmjernog ventilatora pomoću PWM tehnike. LCD 16x2 koristi se za prikaz ADC vrijednosti (0-4095) i modificirane varijable (vrijednost PWM) koja je na izlazu (0-65535).

Evo nekoliko primjera PWM-a s drugim mikrokontrolerom:

  • Generiranje PWM-a pomoću PIC mikrokontrolera s MPLAB-om i XC8
  • Upravljanje servo motorom s Raspberry Pi
  • LED zatamnjivač zasnovan na Arduinu koji koristi PWM
  • Modulacija širine impulsa (PWM) pomoću MSP430G2

Ovdje provjerite sve projekte povezane s PWM-om.

Komponente potrebne

  • STM32F103C8
  • Ventilator istosmjerne struje
  • ULN2003 IC vozač motora
  • LED (CRVENA)
  • LCD (16x2)
  • Potenciometar
  • Breadboard
  • Baterija 9V
  • Jumper žice

DC ventilator: Ovdje se koristi ventilator istosmjerne struje, BLDC ventilator sa starog računala. Potreban mu je vanjski izvor napajanja, pa koristimo bateriju od 9 V DC.

IC vozača motora ULN2003: Koristi se za pogon motora u jednom smjeru, jer je motor jednosmjeran, a za ventilator je potrebna i vanjska snaga. Ovdje saznajte više o krugu motornog pogona temeljenom na ULN2003. Ispod je slikovni dijagram ULN2003:

Igle (IN1 do IN7) su ulazne igle (OUT 1 do OUT 7) odgovarajuće izlazne igle. COM dobiva pozitivan napon izvora potreban za izlazne uređaje.

LED: koristi se CRVENA LED u boji koja emitira CRVENU svjetlost. Mogu se koristiti bilo koje boje.

Potenciometri: Koriste se dva potenciometra, jedan je za razdjelnik napona za analogni ulaz na ADC, a drugi za kontrolu svjetline LED-a.

Pojedinosti pribadače za STM32

Kao što vidimo, PWM pinovi su naznačeni u valnom formatu (~), takvih je 15, ADC pinovi su predstavljeni u zelenoj boji, 10 ADC pinova se koristi za analogne ulaze.

Kružni dijagram i veze

Poveznice STM32 s raznim komponentama objašnjene su na sljedeći način:

STM32 s analognim ulazom (ADC)

Potenciometar prisutan na lijevoj strani kruga koristi se kao regulator napona koji regulira napon sa 3,3V pina. Izlaz iz potenciometra, odnosno središnjeg pina potenciometra povezan je s ADC pinom (PA4) STM32.

STM32 sa LED

Izlazni pin STM32 PWM (PA9) povezan je s pozitivnim pinom LED-a kroz serijski otpornik i kondenzator.

LED s otpornikom i kondenzatorom

Otpornik u seriji i kondenzator paralelno povezani su sa LED diodom kako bi generirali ispravan analogni val iz PWM izlaza, jer analogni izlaz nije čist od generiranja izravno iz PWM pina.

STM32 s ULN2003 i ULN2003 s ventilatorom

STM32 PWM izlazni pin (PA8) spojen je na ulazni pin (IN1) ULN2003 IC, a odgovarajući izlazni pin (OUT1) ULN2003 povezan je s negativnom žicom istosmjernog ventilatora.

Pozitivni pin DC ventilatora povezan je s COM pinom ULN2003 IC, a vanjska baterija (9V DC) također je povezana s istim COM pinom ULN2003 IC. GND pin ULN2003 spojen je na GND pin STM32, a negativ baterije povezan je s istim GND pinom.

STM32 s LCD-om (16x2)

LCD pin br

Naziv LCD ekrana

Naziv pin-a STM32

1

Prizemlje (Gnd)

Uzemljenje (G)

2

VCC

5V

3

VEE

Prikvačivač iz središta potenciometra

4

Odaberite registar (RS)

PB11

5

Čitanje / pisanje (RW)

Uzemljenje (G)

6

Omogući (EN)

PB10

7

Bit podataka 0 (DB0)

Nema veze (NC)

8

Bit podataka 1 (DB1)

Nema veze (NC)

9

Bit podataka 2 (DB2)

Nema veze (NC)

10

Bit podataka 3 (DB3)

Nema veze (NC)

11

Bit podataka 4 (DB4)

PB0

12

Bit podataka 5 (DB5)

PB1

13

Bit podataka 6 (DB6)

PC13

14

Bit podataka 7 (DB7)

PC14

15

LED pozitivan

5V

16

LED negativan

Uzemljenje (G)

Potenciometar s desne strane koristi se za kontrolu kontrasta LCD zaslona. Gornja tablica prikazuje vezu između LCD-a i STM32.

Programiranje STM32

Kao i prethodni tutorial, STM32F103C8 programirali smo s Arduino IDE-om putem USB priključka bez upotrebe FTDI programera. Da biste saznali više o programiranju STM32 s Arduino IDE, slijedite vezu. Programiranje možemo nastaviti kao u Arduinu. Kompletni kod dan je na kraju.

U ovom ćemo kodiranju uzeti ulaznu analognu vrijednost iz ADC pina (PA4) koji je povezan sa središnjim pinom lijevog potenciometra, a zatim pretvoriti analognu vrijednost (0-3,3 V) u digitalni ili cjelobrojni format (0-4095). Ova digitalna vrijednost dalje se pruža kao PWM izlaz za kontrolu svjetline LED-a i brzine istosmjernog ventilatora. LCD 16x2 koristi se za prikaz ADC-a i mapirane vrijednosti (PWM izlazna vrijednost).

Prvo moramo uključiti datoteku zaglavlja LCD-a, deklarirati LCD igle i inicijalizirati ih pomoću donjeg koda. Ovdje saznajte više o povezivanju LCD-a sa STM32.

#include // uključuju LCD knjižnicu const int rs = PB11, en = PB10, d4 = PB0, d5 = PB1, d6 = PC13, d7 = PC14; // spominjemo nazive pinova na kojima je LCD povezan na LiquidCrystal lcd (rs, en, d4, d5, d6, d7); // Inicijalizirajte LCD

Zatim navedite i definirajte imena pinova pomoću pin-a STM32

const int analoginput = PA4; // Ulaz iz potenciometra const int led = PA9; // LED izlaz const int ventilator = PA8; // izlaz ventilatora

Sada unutar postave () , moramo prikazati neke poruke i očistiti ih nakon nekoliko sekundi te odrediti INPUT pin i PWM izlazne igle

lcd.početak (16,2); // Priprema LCD zaslona lcd.clear (); // briše LCD lcd.setCursor (0,0); // Postavlja kursor na redak0 i stupac0 lcd.print ("CIRCUIT DIGEST"); // prikazuje sažetak kruga lcd.setCursor (0,1); // Postavlja kursor na lcd.print stupca0 i retka1 ("PWM USING STM32"); // prikazuje PWM pomoću STM32 kašnjenja (2000); // Vrijeme odgode lcd.clear (); // Briše LCD pinMode (analogni ulaz, INPUT); // postavljanje analognog ulaza u način pin-a kao INPUT pinMode (led, PWM); // postavljanje načina pina vodeno kao PWM izlaz pinMode (ventilator, PWM); // postavljanje ventilatora u načinu rada pin kao PWM izlaz

Analogni ulazni pin (PA4) postavljen je kao INPUT by pinMode (analoginput, INPUT), LED pin je postavljen kao PWM izlaz pinMode (led, PWM), a pin ventilatora postavljen je kao PWM izlaz pinMode (ventilator, PWM) . Ovdje su izlazi PWM spojeni na LED (PA9) i ventilator (PA8).

Sljedeće u funkciji void loop () čitamo analogni signal s ADC pina (PA4) i pohranjujemo ga u cjelobrojnu varijablu koja pretvara analogni napon u digitalne cjelobrojne vrijednosti (0-4095) pomoću donjeg koda int valueadc = analogRead (analoginput);

Ovdje je važno napomenuti da su PWM pinovi, odnosno kanali STM32, imaju 16-bitnu rezoluciju (0-65535), tako da to moramo mapirati s analognim vrijednostima pomoću funkcije karte kao dolje

int rezultat = mapa (valueadc, 0, 4095, 0, 65535).

Ako se ne koristi mapiranje, promjenom potenciometra nećemo dobiti punu brzinu ventilatora ili punu svjetlinu LED-a.

Zatim na LED zapisujemo PWM izlaz pomoću pwmWrite (led, rezultat) i PWM izlaz na ventilator pomoću funkcija pwmWrite (ventilator, rezultat ).

Na kraju prikazujemo analognu ulaznu vrijednost (ADC vrijednost) i izlazne vrijednosti (PWM vrijednosti) na LCD zaslonu pomoću sljedećih naredbi

lcd.setCursor (0,0); // Postavlja kursor na redak0 i stupac0 lcd.print ("ADC value ="); // ispisuje riječi “” lcd.print (valueadc); // prikazuje valueadc lcd.setCursor (0,1); // Postavlja kursor na stupac0 i red1 lcd.print ("Output ="); // ispisuje riječi u "" lcd.print (rezultat); // prikazuje rezultat vrijednosti

Kompletni kôd s demonstracijskim videom dan je u nastavku.

Ugrađen

Izbor urednika

Integrirani Maxim ubrzava proizvodnju osnovnih medicinskih rješenja za kupce tijekom razgovora

Moćna ploča za izradu vijaka s arduino kompatibilnošću za ai, vr i igre

Optička krv bez lisica

Usvajanje integriranog kruga za upravljanje napajanjem (pmic) u komunikacijskoj opremi katalizira rast

Senzor blizine smd male snage male snage za potrošačke i industrijske primjene

Novi capzero-3 x