使用ARM7-LPC2148控制伺服電機(jī)的教程

在本教程中，我們將使用 ARM7-LPC2148 控制伺服電機(jī)。伺服電機(jī)比步進(jìn)電機(jī)具有低功耗的優(yōu)勢。當(dāng)?shù)竭_(dá)所需位置時，伺服電機(jī)停止其功耗，但步進(jìn)電機(jī)繼續(xù)消耗功率以將軸鎖定在所需位置。伺服電機(jī)主要用于 機(jī)器人項(xiàng)目 ，因?yàn)樗鼈兊臏?zhǔn)確性和易于操作性。

伺服電機(jī)

伺服電機(jī) 是直流電機(jī)、位置控制系統(tǒng)和齒輪的組合。 伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)是通過向其施加PWM信號來控制的，PWM信號的寬度決定了電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度和方向。在這里，我們將在本教程中使用 SG90 伺服電機(jī) ，它是最受歡迎和最便宜的電機(jī)之一。SG90 是 180 度伺服。所以有了這個伺服，我們可以將軸定位在 0-180 度之間：

工作電壓：+5V

齒輪類型：塑料

旋轉(zhuǎn)角度：0 至 180 度

重量：9克

扭矩：2.5kg/cm

在我們開始為伺服電機(jī)編程之前，我們應(yīng)該知道要發(fā)送什么類型的信號來控制伺服電機(jī)。我們應(yīng)該對 MCU 進(jìn)行編程以將 PWM 信號發(fā)送到伺服電機(jī)的信號線。伺服電機(jī)內(nèi)部有一個控制電路，它讀取 PWM 信號的占空比并將伺服電機(jī)軸定位在相應(yīng)的位置，如下圖所示

伺服電機(jī)每 20 毫秒檢查一次脈沖。因此，調(diào)整信號的脈沖寬度以旋轉(zhuǎn)電機(jī)的軸。

1 毫秒（1 毫秒）脈沖寬度，用于伺服旋轉(zhuǎn)到0 度

1.5ms 脈沖寬度旋轉(zhuǎn)到90 度（中性位置）

2 ms 脈沖寬度用于伺服旋轉(zhuǎn)到180 度。

在 將伺服連接到 ARM7-LPC2148之前，您可以借助此 伺服電機(jī)測試儀電路測試您的伺服。

使用 LPC2148 PWM 和 ADC 控制伺服電機(jī)

LPC2148 可以使用 PWM 控制伺服電機(jī)。通過以 20ms 的周期和 50Hz 的頻率向 SERVO 的 PWM 引腳提供 PWM 信號，我們可以將伺服電機(jī)的軸定位在 180 度左右（-90 到 +90）。

電位器用于改變PWM信號的占空比并旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的軸，這種方法是通過使用LPC2148中的ADC模塊來實(shí)現(xiàn)的。因此，我們需要在本教程中實(shí)現(xiàn) PWM 和 ADC 概念。所以請參考我們之前的教程來學(xué)習(xí) ARM7-LPC2148 中的 PWM 和 ADC。

ARM7-LPC2148 中的 PWM 和 ADC 引腳

下圖顯示了 LPC2148 中的 PWM 和 ADC 引腳。黃色框表示 （6） 個 PWM 引腳，黑框表示 （14） 個 ADC 引腳。

所需組件

硬件

ARM7-LPC2148

LCD （16x2） 顯示模塊

伺服馬達(dá) （SG-90）

3.3V穩(wěn)壓器

10k電位器（2個）

面包板

連接電線

軟件

凱爾uVision5

閃光魔法工具

電路圖和連接

下表顯示了伺服電機(jī)與 ARM7-LPC2148 之間的連接：

引腳 P0.1 是 LPC2148 的 PWM 輸出。

下表顯示了LCD 和 ARM7-LPC2148 之間的電路連接。

下表顯示了ARM7 LPC2148 和帶 3.3V 穩(wěn)壓器的電位器之間的連接。

注意事項(xiàng)

1. 這里使用一個 3.3V 的穩(wěn)壓器為 LPC2148 的 ADC 引腳（P0.28）提供模擬輸入值。由于我們使用的是 5V 電源，我們需要使用 3.3V 的穩(wěn)壓器來調(diào)節(jié)電壓。

2. 電位器用于在（0V 至 3.3V）之間改變電壓，以向 LPC2148 引腳 P0.28 提供模擬輸入（ADC）

3、LPC2148的P0.1引腳為伺服電機(jī)提供PWM輸出，控制電機(jī)的位置。

4. 根據(jù)模擬輸入 （ADC） 值，伺服電機(jī)的位置通過 LPC2148 的 P0.1 處的 PWM 輸出引腳從（0 到 180 度）變化。

為 PWM 和 ADC 配置 LPC2148 以控制伺服電機(jī)的步驟

第 1 步：-包括編碼 LPC2148 所需的頭文件

#include
#include
#include
#include
第 2 步：-下一步是配置 PLL以生成時鐘，因?yàn)樗鶕?jù)程序員的需要設(shè)置 LPC2148 的系統(tǒng)時鐘和外設(shè)時鐘。LPC2148 的最大時鐘頻率為 60Mhz。以下行用于配置 PLL 時鐘生成。

void initilizePLL (void) //使用 PLL 產(chǎn)生時鐘的函數(shù)
{
PLL0CON = 0x01;
PLL0CFG = 0x24；
PLL0FEED = 0xAA；
PLL0FEED = 0x55；
而（！（PLL0STAT＆0x00000400））；
PLL0CON = 0x03；
PLL0FEED = 0xAA；
PLL0FEED = 0x55；
VPBDIV = 0x01；
}
第 3 步：-接下來要做的是使用 PINSEL 寄存器選擇 LPC2148 的 PWM 引腳和 PWM 功能。我們使用 PINSEL0，因?yàn)槲覀兪褂?P0.1 作為 LPC2148 的 PWM 輸出。

PINSEL0 |= 0x00000008; // 將 LPC2148 的 P0.1 引腳設(shè)置為 PWM3
第 4 步：-接下來，我們需要使用 PWMTCR（定時器控制寄存器）重置定時器。

PWMTCR = 0x02；// 重置和禁用 PWM 計數(shù)器
然后設(shè)置決定 PWM 分辨率的預(yù)分頻值。

PWMPR = 0x1D；// 預(yù)分頻寄存器值
第 5 步：-接下來，設(shè)置 PWMMCR（PWM 匹配控制寄存器），因?yàn)樗O(shè)置復(fù)位、PWMMR0 和 PWMMR3 的中斷等操作。

PWMMCR = 0x00000203；// MR0 匹配時復(fù)位并中斷，MR3 匹配時中斷
第 6 步：- PWM 通道的最大周期使用 PWMMR0 設(shè)置，PWM 占空比的 Ton 初始設(shè)置為 0.65msec

PWMMR0 = 20000；// PWM波的時間周期，
20msec PWMMR3 = 650; // 噸 PWM 波 0.65 毫秒
第 7 步：-接下來，我們需要使用 PWMLER 將 Latch Enable 設(shè)置為相應(yīng)的匹配寄存器

PWMLER = 0x09；// PWM3 和 PWM0 的鎖存使能
（我們使用 PWMMR0 和 PWMMR3）所以通過在 PWMLER 中設(shè)置 1 來啟用相應(yīng)的位

第 8 步：-要使 PWM 輸出到引腳，我們需要使用 PWMTCR 來啟用 PWM 定時器計數(shù)器和 PWM 模式。

PWMPCR = 0x0800；// 使能 PWM3 和 PWM 0，單邊沿控制 PWM
PWMTCR = 0x09; // 啟用 PWM 和計數(shù)器
第 9 步：-現(xiàn)在我們需要從 ADC 引腳 P0.28 獲取用于設(shè)置 PWM 占空比的電位器值。因此，我們使用 LPC2148 中的 ADC 模塊將電位器模擬輸入（0 至 3.3V）轉(zhuǎn)換為 ADC 值（0 至 1023）。

第 10 步：-為了 選擇 LPC2148 中的 ADC 引腳 P0.28， 我們使用

PINSEL1 = 0x01000000；//設(shè)置P0.28為ADC INPUT
AD0CR = (((14)<<8) | (1<<21)); //為A/D轉(zhuǎn)換設(shè)置時鐘和PDN
以下行 捕獲模擬輸入（0 到 3.3V） 并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字值（0 到 1023）。然后將這個數(shù)字值除以 4 以將它們轉(zhuǎn)換為 （0 到 255） ，最后作為 PWM 輸出饋送到 LPC2148 的 P0.1 引腳 。在這里，我們 通過將其除以 4 將值從 0-1023 轉(zhuǎn)換為 0-255，因?yàn)?LPC2148 的 PWM 具有 8 位分辨率 (28)。

AD0CR |= (1<<1);
//在ADC寄存器delaytime(10)
中選擇AD0.1通道；AD0CR |= (1<<24); //開始A/D轉(zhuǎn)換
while( (AD0DR1 & (1<<31)) == 0 ); //檢查ADC數(shù)據(jù)寄存器中的DONE位
adcvalue = (AD0DR1>>6) & 0x3ff; //從 ADC 數(shù)據(jù)寄存器中獲取 RESULT
dutycycle = adcvalue/4; //從 (0 到 255) 獲取占空比值的公式
PWMMR1 = dutycycle; //設(shè)置占空比值到 PWM 匹配寄存器
PWMLER |= (1<<1); //使用占空比值啟用 PWM 輸出
第 11 步：-接下來，我們在 LCD (16X2) 顯示模塊中顯示這些值。所以我們添加以下行來初始化 LCD 顯示模塊

void LCD_INITILIZE(void) //準(zhǔn)備 LCD 的函數(shù)
{
IO0DIR = 0x0000FFF0; //設(shè)置引腳P0.12,P0.13,P0.14,P0.15,P0.4,P0.6為OUTPUT
delaytime(20);
LCD_SEND(0x02); // 以 4 位操作模式初始化 lcd
LCD_SEND(0x28); // 2 行 (16X2)
LCD_SEND(0x0C); // 光標(biāo)關(guān)閉時顯示
LCD_SEND(0x06); // 自動遞增光標(biāo)
LCD_SEND(0x01); // 顯示清除
LCD_SEND(0x80); // 第一行第一個位置
}
當(dāng)我們將 4 位模式的 LCD 與 LPC2148連接時， 我們需要發(fā)送值以逐個半字節(jié)（上半字節(jié)和下半字節(jié)）顯示。所以使用以下幾行。

void LCD_DISPLAY (char* msg) //函數(shù)將發(fā)送的字符一一打印
{
uint8_t i=0;
while(msg[i]!=0)
{
IO0PIN = ( (IO0PIN & 0xFFFF00FF) | ((msg[i] & 0xF0)<<8) ); //發(fā)送高半字節(jié)
IO0SET = 0x00000050; //RS HIGH & ENABLE HIGH 打印數(shù)據(jù)
IO0CLR = 0x00000020; //RW LOW 寫模式
延遲時間(2);
IO0CLR = 0x00000040；// EN = 0，RS 和 RW 不變（即 RS = 1，RW = 0）
delaytime(5);
IO0PIN = ( (IO0PIN & 0xFFFF00FF) | ((msg[i] & 0x0F)<<12) ); //發(fā)送低半字節(jié)
IO0SET = 0x00000050; //RS & EN HIGH
IO0CLR = 0x00000020;
延遲時間（2）；
IO0CLR = 0x00000040；
延遲時間（5）；
我++；
}
}
為了顯示這些 ADC 和 PWM 值，我們在int main() 函數(shù)中使用以下行 。

LCD_SEND(0x80);
sprintf（displayadc，“adcvalue=%f”，占空比）；
LCD_DISPLAY(displayadc); //顯示ADC值（0到1023）
angle = (adcvalue/5.7); //公式將ADC值轉(zhuǎn)換為角度（o到180度）
LCD_SEND(0xC0);
sprintf（角度值，“角度=%.2f 度”，角度）；
LCD_DISPLAY(角度值);

//連接伺服電機(jī)與ARM7-LPC2148

//由 Pramoth.T 編寫的代碼



#include

#include

#include

#include



無效初始化PLL（無效）；





void initilizePLL (void) //使用PLL產(chǎn)生時鐘的函數(shù)

{

PLL0CON = 0x01；

PLL0CFG = 0x24；

PLL0FEED = 0xAA；

PLL0FEED = 0x55；

而（?。≒LL0STAT＆0x00000400））；

PLL0CON = 0x03；

PLL0FEED = 0xAA；

PLL0FEED = 0x55；

VPBDIV = 0x01；

}



void delay_ms(uint16_t z) // 使用 Cclk (60MHz) 產(chǎn)生 1 毫秒延遲的函數(shù)

{

uint16_t x,i;

for(i=0;i
{

對于（x=0；x<6000；x++）；

}

}



__irq 無效 PWM_ISR (無效)

{

如果（PWMIR & 0x0001）

{

PWMIR = 0x0001；

}



如果（PWMIR & 0x0008）

{

PWMIR = 0x0008；

}



VICVectAddr = 0x00000000;

}



void LCD_SEND(char command) //發(fā)送十六進(jìn)制命令的函數(shù)

{

IO0PIN = ( (IO0PIN & 0xFFFF00FF) | ((命令 & 0xF0)<<8) ); //發(fā)送命令的上半字節(jié)

IO0SET = 0x00000040；//使啟用高

IO0CLR = 0x00000030；//使 RS & RW 低

延遲毫秒（5）；

IO0CLR = 0x00000040；//使啟用低

延遲毫秒（5）；

IO0PIN = ( (IO0PIN & 0xFFFF00FF) | ((命令 & 0x0F)<<12) ); //發(fā)送命令的低半字節(jié)

IO0SET = 0x00000040；//啟用高

IO0CLR = 0x00000030；//RS & RW 低

延遲毫秒（5）；

IO0CLR = 0x00000040；//啟用低

延遲毫秒（5）；

}



void LCD_INITILIZE(void) //準(zhǔn)備LCD的函數(shù)

{

IO0DIR = 0x0000FFF0；//設(shè)置引腳P0.12,P0.13,P0.14,P0.15,P0.4,P0.6為OUTPUT

延遲毫秒（20）；

LCD_SEND(0x02); // 以 4 位操作模式初始化 lcd

LCD_SEND(0x28); // 2 行 (16X2)

LCD_SEND(0x0C); // 光標(biāo)關(guān)閉時顯示

LCD_SEND(0x06); // 自動遞增光標(biāo)

LCD_SEND(0x01); // 顯示清晰

LCD_SEND(0x80); // 第一行第一個位置

}



void LCD_DISPLAY (char* msg) //函數(shù)將發(fā)送的字符一一打印

{

uint8_t i=0;

而（味精[i]！=0）

{

IO0PIN = ( (IO0PIN & 0xFFFF00FF) | ((msg[i] & 0xF0)<<8) ); //發(fā)送上半字節(jié)

IO0SET = 0x00000050；//RS HIGH & ENABLE HIGH 打印數(shù)據(jù)

IO0CLR = 0x00000020；//RW LOW 寫模式

延遲毫秒（2）；

IO0CLR = 0x00000040；// EN = 0，RS 和 RW 不變（即 RS = 1，RW = 0）

延遲毫秒（5）；

IO0PIN = ( (IO0PIN & 0xFFFF00FF) | ((msg[i] & 0x0F)<<12) ); //發(fā)送低半字節(jié)

IO0SET = 0x00000050；//RS & EN 高

IO0CLR = 0x00000020；

延遲毫秒（2）；

IO0CLR = 0x00000040；

延遲毫秒（5）；

我++；

}

}





主函數(shù)（）

{

LCD_INITILIZE(); //調(diào)用函數(shù)準(zhǔn)備LCD顯示

字符顯示ADC[18]；

浮動ADC；

浮動角度；

字符角度值[18]；

LCD_DISPLAY("電路摘要");

延遲毫秒（900）；

LCD_SEND(0xC0);

LCD_DISPLAY("伺服 LPC2148");

延遲毫秒（900）；



PINSEL0 |= 0x00000008; // 將 LPC2148 的 P0.1 引腳設(shè)置為 PWM3

VICVectAddr0 =（無符號）PWM_ISR；// PWM ISR 地址

VICVectCntl0 = (0x00000020 | 8); // 啟用 PWM IRQ 插槽

VICIntEnable = VICIntEnable | 0x00000100; // 啟用 PWM 中斷

VICIntSelect = VICIntSelect | 0x00000000; // PWM 配置為 IRQ

PWMTCR = 0x02；// 重置和禁用 PWM 計數(shù)器

PWMPR = 0x1D；// 預(yù)分頻寄存器值

PWMMR0 = 20000；// PWM波的時間周期，20msec

PWMMR3 = 650；// 噸 PWM 波 0.65 毫秒

PWMMCR = 0x00000203；// MR0 匹配時復(fù)位并中斷，MR3 匹配時中斷

PWMLER = 0x09；// PWM3 和 PWM0 的鎖存使能

PWMPCR = 0x0800；// 啟用 PWM3 和 PWM 0，單邊沿控制 PWM

PWMTCR = 0x09；// 啟用 PWM 和計數(shù)器



浮動占空比；

unsigned short int adcvalue;



PINSEL1 = 0x01000000；//設(shè)置P0.28為ADC INPUT（來自電位器）

AD0CR = (((14)<<8) | (1<<21)); //為A/D轉(zhuǎn)換設(shè)置時鐘和PDN

PWMPCR |= (1<<9); //在LPC2148的P0.1引腳啟用PWM3輸出用于伺服（橙色線）



而（1）

{

AD0CR |= (1<<1); //選擇ADC寄存器中的AD0.1通道

AD0CR |= (1<<24); //開始A/D轉(zhuǎn)換

而( (AD0DR1 & (1<<31)) == 0 ); //檢查ADC數(shù)據(jù)寄存器中的DONE位

adcvalue = (AD0DR1>>6) & 0x3ff; //從ADC數(shù)據(jù)寄存器中獲取RESULT

占空比 = (adcvalue/4); //從 (0 到 255) 獲取占空比值的公式

PWMMR3 = 占空比；//設(shè)置占空比值到PWM匹配寄存器

PWMLER = 0x08；//使用占空比值啟用 PWM 輸出

延遲毫秒（50）；

LCD_SEND(0x80);

sprintf（displayadc，“adcvalue=%f”，占空比）；

LCD_DISPLAY(displayadc); //顯示ADC值（0到1023）

角度 = (adcvalue/5.7); //將ADC值轉(zhuǎn)換為角度的公式（o到180度）

LCD_SEND(0xC0);

sprintf（角度值，“角度=%.2f 度”，角度）；

LCD_DISPLAY(角度值); //顯示角度值

}

}