使用STM32F103C8T6定时器1输出PWM控制步进电机加减速 并精确控制转动步数

### STM32F103C8T6 使用定时器1输出PWM信号控制步进电机 #### 实现思路 对于STM32F103C8T6单片机而言，利用其内置的高级定时器TIM1可以很方便地生成PWM波形用于驱动步进电机。通过调整PWM占空比可改变施加到电机绕组上的电压平均值从而调节转速；而通过对脉冲序列计数则能精准掌控电机旋转的角度或步数。 #### 初始化配置 在开始之前需完成必要的硬件初始化工作，这包括但不限于设置GPIO端口功能、使能外设时钟以及配置中断优先级等操作[^2]。 ```c // 配置 TIM1 通道作为 PWM 输出 void TIM1_PWM_Init(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct; // 开启 RCC 外设时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 设置 PA8 (TIM1_CH1) 为复用推挽输出模式 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); // 定义基础时间参数 TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure); TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999; // 自动重装载值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71; // 分频系数 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); // 配置 CH1 的 PWM 模式 TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct); TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMODE_PWM1; TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 499; // 初始占空比 50% TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStruct); // 启用 TIM1 主体并开启 CH1 输出 TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE); } ``` #### 动态调速逻辑 为了实现加速/减速效果，在程序运行期间动态修改`TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse`变量即可达到目的。该过程应当平滑渐变而非突兀跳跃以免造成机械冲击损害设备寿命。 ```c // 平滑增加或减小 PWM 占空比函数 void AdjustSpeed(int direction, int steps){ static uint16_t pulseWidth = 499; // 默认中间位置 while(steps--){ if(direction > 0){ // 增大速度 ++pulseWidth; if(pulseWidth >= 999)pulseWidth=999; }else{ // 减少速度 --pulseWidth; if(pulseWidth <= 0)pulseWidth=0; } TIM_SetCompare1(TIM1,pulseWidth); Delay_ms(10); // 添加适当延时确保平稳过渡 } } ``` #### 步进角度精确定位算法 针对特定应用场景下需要精确控制步进电机转动的具体步数，则可以通过累加每次发出的有效脉冲数量来跟踪当前累计行程，并据此判断是否到达目标位置。 ```c #define STEPS_PER_REVOLUTION 200 // 每圈所需全步步数定义 int targetSteps = 0; // 设定的目标步数 volatile int currentStepCount = 0; // 当前已执行过的实际步数 ISR(Timer_ISR_Handler){ /* 中断服务例程 */ if(/*满足触发条件*/){ // 更新当前位置记录 currentStepCount += DIRECTION ? +1 : -1; // 达成预定移动量后关闭定时器停止进一步动作 if(abs(currentStepCount-targetSteps)<STEPS_PER_REVOLUTION*0.01){ TIM_Cmd(TIM1, DISABLE); } } } // 发起一次指定方向上固定距离内的运动请求 void MoveToPosition(int newTarget){ targetSteps = newTarget; currentStepCount = 0; TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); } ```