電機(jī)是一種可以實現(xiàn)電能與機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備，其可分為電動機(jī)和發(fā)電機(jī)兩種，前者能夠把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，而后者能把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。在學(xué)習(xí)STM32控制電機(jī)，一般說的都是電動機(jī)。

江蘇金華東機(jī)電電機(jī)的分類

電機(jī)的種類繁多，其可按工作電源、用途、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、運(yùn)轉(zhuǎn)速度等進(jìn)行分類。這里，我們以用途為例，對常見的電機(jī)進(jìn)行分類，具體的框圖如下圖所示：

 江蘇金華東機(jī)電直流有刷電機(jī)

直流有刷電機(jī)（BDC）是一種內(nèi)含電刷裝置，可以將直流電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的電動機(jī)，在允許的范圍內(nèi)，只需要調(diào)整電壓，即可調(diào)整它的轉(zhuǎn)速，因此這類電機(jī)擁有良好的調(diào)速性能。直流有刷電機(jī)的實物圖如下圖所示：

江蘇金華東機(jī)電直流無刷電機(jī)

無刷電機(jī)是指無電刷和換向器的電機(jī)，又稱為無換向器電機(jī)，它由電機(jī)主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。早在十九世紀(jì)，就已經(jīng)出現(xiàn)了無刷形式的電機(jī)，即交流鼠籠式異步電動機(jī)，但是它有許多無法克服的缺陷，以至于人們無法不斷地探索更好的電機(jī)技術(shù)。直到上世紀(jì)中葉，晶體管誕生了，晶體管換向電路代替了傳統(tǒng)的電刷與換向器結(jié)構(gòu)，這種新型無刷電機(jī)克服了第一代無刷電機(jī)的缺陷。直流無刷電機(jī)的實物圖如下所示：

江蘇金華東機(jī)電舵機(jī)

舵機(jī)本身是一種”特殊“ 的直流電機(jī)，其構(gòu)造不僅只有電機(jī)部分，而且還自帶了一個控制器，所以舵機(jī)本身就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)（伺服系統(tǒng)）。當(dāng)我們給舵機(jī)發(fā)送指令信號時，它可以將指令信號變換為輸出軸的角度并保持住，即便是負(fù)載發(fā)生了變化，它也能夠進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。舵機(jī)的實物圖如下圖所示：

江蘇金華東機(jī)電步進(jìn)電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制電機(jī)，是現(xiàn)代數(shù)字程序控制系統(tǒng)中的主要執(zhí)行元件，應(yīng)用極為廣泛。在非超負(fù)載的情況下，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖個數(shù)，不受負(fù)載變化的影響。步進(jìn)電機(jī)的實物圖如下如所示：

江蘇金華東機(jī)電伺服電機(jī)

伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的電動機(jī)（伺服即絕對服從的，會克服慣性等影響，價格較昂貴） 它搭配上驅(qū)動器，形成一個完整的伺服系統(tǒng)，就能夠精確的控制速度、位置等。伺服電機(jī)具有線性度高、起動轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)行范圍廣、無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象等顯著特點(diǎn)，遺憾的是就目前來看，一套伺服系統(tǒng)的成本是比較昂貴的。

江蘇金華東機(jī)電各類電機(jī)的特點(diǎn)

江蘇金華東機(jī)電電機(jī)常用名詞

轉(zhuǎn)速：電機(jī)輸出軸的速度，單位一般是r/min（轉(zhuǎn)每分鐘），也常用RPM表示

輸出扭矩：表示了電機(jī)輸出軸可以輸出力的大小，單位一般為N.M或者kg.cm

工作電壓：電機(jī)正常工作時的電壓

額定電流：電機(jī)正常工作時的電流

堵轉(zhuǎn)電流：電機(jī)負(fù)載過大，驅(qū)動力不足，發(fā)生堵轉(zhuǎn)時的電流

電機(jī)控制相關(guān)的STM32外設(shè)

電機(jī)控制與STM32定時器的關(guān)系

電機(jī)的控制與STM32定時器有著密不可分的關(guān)系，舉一兩個例子：1、在直流有刷電機(jī)的控制中，我們常用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)（PWM）來控制電壓的大小，以此改變直流有刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

2、對于步進(jìn)電機(jī)而言，接收的脈沖個數(shù)決定了它的旋轉(zhuǎn)位置，脈沖頻率決定了它的旋轉(zhuǎn)速度。

從上面的例子可以看出，電機(jī)的控制本質(zhì)上就是脈沖的控制，因此我們引入了STM32定時器，以便對脈沖信號實現(xiàn)更高效的控制。

江蘇金華東機(jī)電基本定時器

STM32有眾多的定時器，其中包括兩個基本定時器（TIM6和TIM7）10個通用定時器（TIM2-TIM5、TIM9-TIM14）、2個高級定時器（TIM1和TIM8），這些定時器彼此完全獨(dú)立，不共享任何資源。主要特性包括：16位自動重轉(zhuǎn)載遞增計數(shù)器，16位可編程預(yù)分頻器，預(yù)分頻系數(shù)1-65536，用于對計數(shù)器時鐘頻率進(jìn)行分頻，還可以出發(fā)DAC同步電路，以及生成中斷/DMA請求。

時鐘源：定時器的核心就是計數(shù)器，要實現(xiàn)計數(shù)的功能，首先要給它一個時鐘源，基本定時器時鐘掛載在APB1總線，它的時鐘來源于APB1但是，基本定時器的時鐘不是直接由APB1總線直接提供的，而是先經(jīng)過一個倍頻器。當(dāng)APB1的預(yù)分頻器系數(shù)為1，這個倍頻器系數(shù)為1，即定時器的頻率就等于APB1的頻率，否則定時器的頻率就等于2倍的APB1時鐘頻率。

控制器：控制器除了控制定時器的復(fù)位、使能、計數(shù)等功能之外，還可以用于觸發(fā)DAC轉(zhuǎn)換

時基單元：時基單元包括計數(shù)器寄存器（CNT）、預(yù)分頻寄存器（PSC）、自動重裝載寄存器（ARR）?；径〞r器的三個寄存器都是16位寄存器，即可設(shè)置值范圍為0-65535.時基單元的預(yù)分頻器PSC，它有一個輸入和一個輸出。輸入CK_PSC來源于控制器實際上就是來自于CK_INT，即2倍的APB1時鐘，輸出是分頻后的時鐘。CK_CNT = CK_PSC/(PSC[15:0]+1)

江蘇金華東機(jī)電

影子寄存器：從框圖中可以看到，預(yù)分頻器PSC后面有個影子寄存器，自動重裝載寄存器也有一個影子寄存器。這就表示這些寄存器由影子寄存器，影子寄存器實質(zhì)就是一個實際起作用的寄存器，不可直接訪問。舉個例子，我們可以把預(yù)分頻系數(shù)寫入預(yù)分頻寄存器中，但是預(yù)分頻寄存器只是起到緩存數(shù)據(jù)的作用，只有等到更新事件發(fā)生時，預(yù)分頻器的值才會被寫入到其影子寄存器中，這時才真正起作用。自動重裝載寄存器同上述一樣，唯一不同的在于自動重裝載寄存器是否具有緩沖作用還受到ARPE的影響，當(dāng)該位置為0時，ARR寄存器不進(jìn)行緩沖，直接寫入影子寄存器中，當(dāng)該位置為1時，不起作用，等到更新事件發(fā)生時，才寫入到影子寄存器中。這就是二者之間的差別。

江蘇金華東機(jī)電

更新事件：更新事件產(chǎn)生有兩種情況，其一是由軟件產(chǎn)生，將TIMx_EGR寄存器的UG置位1，產(chǎn)生更新事件后，硬件自動會將UG位清0，二是由硬件產(chǎn)生，滿足以下條件時即可，計數(shù)器的值等于自動重裝載寄存器的影子寄存器的值，這時產(chǎn)生更新事件。

高級定時器

高級定時器簡介