基于STM32的舵机控制系统

摘要

随着越来越多的高科技产品逐渐融入了日常生活中，舵机的控制系统发生了巨大的变化。单片机、C语言等前沿学科的技术的日趋成熟与实用化，使得舵机的控制系统有了新的的研究方向与意义。本文描述了一个由STM32微处理器、舵机、LCD 显示器、键盘等模块构成的，提供基于STM32的PWM信号舵机的控制系统。该系统采用STM32微处理器为核心，在MDK的环境下进行编程，根据键盘的输入，使STM32产生周期性PWM信号，用此信号对舵机的速度及转角进行控制，并且通过LCD显示出数据。结果表明该系统具有结构简单、工作可靠、精度高等特点.

关键词：STM32微处理器；舵机系统；LCD显示；PWM信号

Abstract

As well as the high-tech products gradually integrated into the daily life,servo control system has undergone tremendous changes.SCM and C language of the frontier disciplines such mature technology and practical，Make steering control system is a new research direction and meaning.This paper describes a STM32 microprocessors, steering, LCD display and keyboard, etc.Based on the STM32 servo control system of PWM signal，This system uses STM32 microprocessor as the core, MDK in the environment, according to the keyboard input programming, STM32 produce periodic PWM signal, with this signal to the velocity and Angle of steering gear control, and through the LCD display data. The features of the simple hardware, stable operation and high precision are incarnated in the proposed system.

Keywords:STM32 microprocessors; Steering system; LCD display；pulse width modulation signal

目录

第1章绪论 (1)

1.1 课题背景 (1)

1.2 课题的研究展望 (2)

课题任务及要求 (2)

1.3 课题内容及安排 (3)

第2章硬件设计 (4)

2.1 STM32微处理单元 (4)

2.2 舵机 (8)

2.3 LCD显示器 (9)

2.4 时钟电路的制作 (10)

第3章软件设计 (12)

3.1 STM32固件库简介 (12)

3.2 软件的总体设计 (13)

3.3 时钟初始化子程序 (14)

3.4 I/O口初始化子程序 (16)

3.5 PWM信号子程序 (17)

3.6 A/D转换初始化子程序 (18)

3.7 LCD显示子程序 (19)

第4章系统调试 (21)

4.1 调试方案 (21)

4.1.1 硬件调试方案 (21)

4.1.2 软件调试方案 (21)

4.2 故障调试及解决方法 (22)

4.3 联调结果 (22)

结论 (26)

社会经济效益分析 (27)

参考文献 (28)

致谢 (29)

附录I 电路原理图 (30)

附录Ⅱ程序清单 (35)

第1章绪论

舵机（servo motor）,又名伺服电机,主要是由外壳、电路板、马达、减速齿轮和电位器构成。舵机主要适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统,比如人形机器人的手臂和腿, 车模和航模的方向控制。舵机的基本工作原理是发一个控制信号给舵机, 经电路板判断转动方向, 再驱动马达开始转动, 透过减速齿轮将动力传至摆臂, 同时由电位器检测送回讯号, 判断是否已经到达指定位置。早期在模型上使用最多，主要控制模型的舵面，所以俗称舵机。舵机接收一个简单的控制命令就可以自动的转动到一个比较精确的角度，仿人型机器人就是舵机应用的最高境界。随着工业的发展，舵机应用到那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统，目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型；遥控机器人中已经使用得比较普遍。

1.1课题背景

舵机最早出现在航空模型中，飞机的飞行姿态是通过调节发动机和各个控制舵面来实现的。以简单的四通飞机来说，遥控器有四个通道，分别对应四个舵机，而舵机又通过连杆等传动元件带动舵面的转动，从而改变飞机的运动状态。舵机因此得名：控制舵面的伺服电机。不仅在航模飞机中，在其他的模型运动中都可以看到它的应用：船模上用来控制尾舵，车模中用来转向等等。目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型；遥控机器人中已经使用得比较普遍，由此可见，凡是需要操作性动作时都可以用舵机来实现，随着舵机的应用越来越广泛，对舵机的精确控制要求也越来越高，因此一个好的舵机控制系统使舵机的控制精确会达到一个新的高度，让舵机达到理想的工作状态。

STM32系列32位闪存微控制器基于突破性的ARM Cortex-M3内核，这是一款专为嵌入式应用而开发的内核。STM32系列产品得益于Cortex-M3在架构上进行的多项改进，包括提升性能的同时又提高了代码密度的Thumb-2指令集，大幅度提高的中断响应，而且所有新功能都同时具有业界最优的功耗水平。STM32F系列产品