使用ARM7-LPC2148控制伺服电机的教程

在本教程中，我们将使用 ARM7-LPC2148 控制伺服电机。伺服电机比步进电机具有低功耗的优势。当到达所需位置时，伺服电机停止其功耗，但步进电机继续消耗功率以将轴锁定在所需位置。伺服电机主要用于 机器人项目 ，因为它们的准确性和易于操作性。

伺服电机

伺服电机 是直流电机、位置控制系统和齿轮的组合。 伺服电机的旋转是通过向其施加PWM信号来控制的，PWM信号的宽度决定了电机的旋转角度和方向。在这里，我们将在本教程中使用 SG90 伺服电机 ，它是最受欢迎和最便宜的电机之一。SG90 是 180 度伺服。所以有了这个伺服，我们可以将轴定位在 0-180 度之间：

工作电压：+5V

齿轮类型：塑料

旋转角度：0 至 180 度

重量：9克

扭矩：2.5kg/cm

在我们开始为伺服电机编程之前，我们应该知道要发送什么类型的信号来控制伺服电机。我们应该对 MCU 进行编程以将 PWM 信号发送到伺服电机的信号线。伺服电机内部有一个控制电路，它读取 PWM 信号的占空比并将伺服电机轴定位在相应的位置，如下图所示

伺服电机每 20 毫秒检查一次脉冲。因此，调整信号的脉冲宽度以旋转电机的轴。

1 毫秒（1 毫秒）脉冲宽度，用于伺服旋转到0 度

1.5ms 脉冲宽度旋转到90 度（中性位置）

2 ms 脉冲宽度用于伺服旋转到180 度。

在 将伺服连接到 ARM7-LPC2148之前，您可以借助此 伺服电机测试仪电路测试您的伺服。

使用 LPC2148 PWM 和 ADC 控制伺服电机

LPC2148 可以使用 PWM 控制伺服电机。通过以 20ms 的周期和 50Hz 的频率向 SERVO 的 PWM 引脚提供 PWM 信号，我们可以将伺服电机的轴定位在 180 度左右（-90 到 +90）。

电位器用于改变PWM信号的占空比并旋转伺服电机的轴，这种方法是通过使用LPC2148中的ADC模块来实现的。因此，我们需要在本教程中实现 PWM 和 ADC 概念。所以请参考我们之前的教程来学习 ARM7-LPC2148 中的 PWM 和 ADC。

ARM7-LPC2148 中的 PWM 和 ADC 引脚

下图显示了 LPC2148 中的 PWM 和 ADC 引脚。黄色框表示 （6） 个 PWM 引脚，黑框表示 （14） 个 ADC 引脚。

所需组件

硬件

ARM7-LPC2148

LCD （16x2） 显示模块

伺服马达 （SG-90）

3.3V稳压器

10k电位器（2个）

面包板

连接电线

软件

凯尔uVision5

闪光魔法工具

电路图和连接

下表显示了伺服电机与 ARM7-LPC2148 之间的连接：

引脚 P0.1 是 LPC2148 的 PWM 输出。

下表显示了LCD 和 ARM7-LPC2148 之间的电路连接。

下表显示了ARM7 LPC2148 和带 3.3V 稳压器的电位器之间的连接。

注意事项

1. 这里使用一个 3.3V 的稳压器为 LPC2148 的 ADC 引脚（P0.28）提供模拟输入值。由于我们使用的是 5V 电源，我们需要使用 3.3V 的稳压器来调节电压。

2. 电位器用于在（0V 至 3.3V）之间改变电压，以向 LPC2148 引脚 P0.28 提供模拟输入（ADC）

3、LPC2148的P0.1引脚为伺服电机提供PWM输出，控制电机的位置。

4. 根据模拟输入 （ADC） 值，伺服电机的位置通过 LPC2148 的 P0.1 处的 PWM 输出引脚从（0 到 180 度）变化。

为 PWM 和 ADC 配置 LPC2148 以控制伺服电机的步骤

第 1 步：-包括编码 LPC2148 所需的头文件

#include
#include
#include
#include
第 2 步：-下一步是配置 PLL以生成时钟，因为它根据程序员的需要设置 LPC2148 的系统时钟和外设时钟。LPC2148 的最大时钟频率为 60Mhz。以下行用于配置 PLL 时钟生成。

void initilizePLL (void) //使用 PLL 产生时钟的函数
{
PLL0CON = 0x01;
PLL0CFG = 0x24；
PLL0FEED = 0xAA；
PLL0FEED = 0x55；
而（！（PLL0STAT＆0x00000400））；
PLL0CON = 0x03；
PLL0FEED = 0xAA；
PLL0FEED = 0x55；
VPBDIV = 0x01；
}
第 3 步：-接下来要做的是使用 PINSEL 寄存器选择 LPC2148 的 PWM 引脚和 PWM 功能。我们使用 PINSEL0，因为我们使用 P0.1 作为 LPC2148 的 PWM 输出。

PINSEL0 |= 0x00000008; // 将 LPC2148 的 P0.1 引脚设置为 PWM3
第 4 步：-接下来，我们需要使用 PWMTCR（定时器控制寄存器）重置定时器。

PWMTCR = 0x02；// 重置和禁用 PWM 计数器
然后设置决定 PWM 分辨率的预分频值。

PWMPR = 0x1D；// 预分频寄存器值
第 5 步：-接下来，设置 PWMMCR（PWM 匹配控制寄存器），因为它设置复位、PWMMR0 和 PWMMR3 的中断等操作。

PWMMCR = 0x00000203；// MR0 匹配时复位并中断，MR3 匹配时中断
第 6 步：- PWM 通道的最大周期使用 PWMMR0 设置，PWM 占空比的 Ton 初始设置为 0.65msec

PWMMR0 = 20000；// PWM波的时间周期，
20msec PWMMR3 = 650; // 吨 PWM 波 0.65 毫秒
第 7 步：-接下来，我们需要使用 PWMLER 将 Latch Enable 设置为相应的匹配寄存器

PWMLER = 0x09；// PWM3 和 PWM0 的锁存使能
（我们使用 PWMMR0 和 PWMMR3）所以通过在 PWMLER 中设置 1 来启用相应的位

第 8 步：-要使 PWM 输出到引脚，我们需要使用 PWMTCR 来启用 PWM 定时器计数器和 PWM 模式。

PWMPCR = 0x0800；// 使能 PWM3 和 PWM 0，单边沿控制 PWM
PWMTCR = 0x09; // 启用 PWM 和计数器
第 9 步：-现在我们需要从 ADC 引脚 P0.28 获取用于设置 PWM 占空比的电位器值。因此，我们使用 LPC2148 中的 ADC 模块将电位器模拟输入（0 至 3.3V）转换为 ADC 值（0 至 1023）。

第 10 步：-为了 选择 LPC2148 中的 ADC 引脚 P0.28， 我们使用

PINSEL1 = 0x01000000；//设置P0.28为ADC INPUT
AD0CR = (((14)<<8) | (1<<21)); //为A/D转换设置时钟和PDN
以下行 捕获模拟输入（0 到 3.3V） 并将其转换为数字值（0 到 1023）。然后将这个数字值除以 4 以将它们转换为 （0 到 255） ，最后作为 PWM 输出馈送到 LPC2148 的 P0.1 引脚 。在这里，我们 通过将其除以 4 将值从 0-1023 转换为 0-255，因为 LPC2148 的 PWM 具有 8 位分辨率 (28)。

AD0CR |= (1<<1);
//在ADC寄存器delaytime(10)
中选择AD0.1通道；AD0CR |= (1<<24); //开始A/D转换
while( (AD0DR1 & (1<<31)) == 0 ); //检查ADC数据寄存器中的DONE位
adcvalue = (AD0DR1>>6) & 0x3ff; //从 ADC 数据寄存器中获取 RESULT
dutycycle = adcvalue/4; //从 (0 到 255) 获取占空比值的公式
PWMMR1 = dutycycle; //设置占空比值到 PWM 匹配寄存器
PWMLER |= (1<<1); //使用占空比值启用 PWM 输出
第 11 步：-接下来，我们在 LCD (16X2) 显示模块中显示这些值。所以我们添加以下行来初始化 LCD 显示模块

void LCD_INITILIZE(void) //准备 LCD 的函数
{
IO0DIR = 0x0000FFF0; //设置引脚P0.12,P0.13,P0.14,P0.15,P0.4,P0.6为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); // 光标关闭时显示
LCD_SEND(0x06); // 自动递增光标
LCD_SEND(0x01); // 显示清除
LCD_SEND(0x80); // 第一行第一个位置
}
当我们将 4 位模式的 LCD 与 LPC2148连接时， 我们需要发送值以逐个半字节（上半字节和下半字节）显示。所以使用以下几行。

void LCD_DISPLAY (char* msg) //函数将发送的字符一一打印
{
uint8_t i=0;
while(msg[i]!=0)
{
IO0PIN = ( (IO0PIN & 0xFFFF00FF) | ((msg[i] & 0xF0)<<8) ); //发送高半字节
IO0SET = 0x00000050; //RS HIGH & ENABLE HIGH 打印数据
IO0CLR = 0x00000020; //RW LOW 写模式
延迟时间(2);
IO0CLR = 0x00000040；// EN = 0，RS 和 RW 不变（即 RS = 1，RW = 0）
delaytime(5);
IO0PIN = ( (IO0PIN & 0xFFFF00FF) | ((msg[i] & 0x0F)<<12) ); //发送低半字节
IO0SET = 0x00000050; //RS & EN HIGH
IO0CLR = 0x00000020;
延迟时间（2）；
IO0CLR = 0x00000040；
延迟时间（5）；
我++；
}
}
为了显示这些 ADC 和 PWM 值，我们在int main() 函数中使用以下行 。

LCD_SEND(0x80);
sprintf（displayadc，“adcvalue=%f”，占空比）；
LCD_DISPLAY(displayadc); //显示ADC值（0到1023）
angle = (adcvalue/5.7); //公式将ADC值转换为角度（o到180度）
LCD_SEND(0xC0);
sprintf（角度值，“角度=%.2f 度”，角度）；
LCD_DISPLAY(角度值);

//连接伺服电机与ARM7-LPC2148

//由 Pramoth.T 编写的代码



#include

#include

#include

#include



无效初始化PLL（无效）；





void initilizePLL (void) //使用PLL产生时钟的函数

{

PLL0CON = 0x01；

PLL0CFG = 0x24；

PLL0FEED = 0xAA；

PLL0FEED = 0x55；

而（！（PLL0STAT＆0x00000400））；

PLL0CON = 0x03；

PLL0FEED = 0xAA；

PLL0FEED = 0x55；

VPBDIV = 0x01；

}



void delay_ms(uint16_t z) // 使用 Cclk (60MHz) 产生 1 毫秒延迟的函数

{

uint16_t x,i;

for(i=0;i
{

对于（x=0；x<6000；x++）；

}

}



__irq 无效 PWM_ISR (无效)

{

如果（PWMIR & 0x0001）

{

PWMIR = 0x0001；

}



如果（PWMIR & 0x0008）

{

PWMIR = 0x0008；

}



VICVectAddr = 0x00000000;

}



void LCD_SEND(char command) //发送十六进制命令的函数

{

IO0PIN = ( (IO0PIN & 0xFFFF00FF) | ((命令 & 0xF0)<<8) ); //发送命令的上半字节

IO0SET = 0x00000040；//使启用高

IO0CLR = 0x00000030；//使 RS & RW 低

延迟毫秒（5）；

IO0CLR = 0x00000040；//使启用低

延迟毫秒（5）；

IO0PIN = ( (IO0PIN & 0xFFFF00FF) | ((命令 & 0x0F)<<12) ); //发送命令的低半字节

IO0SET = 0x00000040；//启用高

IO0CLR = 0x00000030；//RS & RW 低

延迟毫秒（5）；

IO0CLR = 0x00000040；//启用低

延迟毫秒（5）；

}



void LCD_INITILIZE(void) //准备LCD的函数

{

IO0DIR = 0x0000FFF0；//设置引脚P0.12,P0.13,P0.14,P0.15,P0.4,P0.6为OUTPUT

延迟毫秒（20）；

LCD_SEND(0x02); // 以 4 位操作模式初始化 lcd

LCD_SEND(0x28); // 2 行 (16X2)

LCD_SEND(0x0C); // 光标关闭时显示

LCD_SEND(0x06); // 自动递增光标

LCD_SEND(0x01); // 显示清晰

LCD_SEND(0x80); // 第一行第一个位置

}



void LCD_DISPLAY (char* msg) //函数将发送的字符一一打印

{

uint8_t i=0;

而（味精[i]！=0）

{

IO0PIN = ( (IO0PIN & 0xFFFF00FF) | ((msg[i] & 0xF0)<<8) ); //发送上半字节

IO0SET = 0x00000050；//RS HIGH & ENABLE HIGH 打印数据

IO0CLR = 0x00000020；//RW LOW 写模式

延迟毫秒（2）；

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

延迟毫秒（5）；

IO0PIN = ( (IO0PIN & 0xFFFF00FF) | ((msg[i] & 0x0F)<<12) ); //发送低半字节

IO0SET = 0x00000050；//RS & EN 高

IO0CLR = 0x00000020；

延迟毫秒（2）；

IO0CLR = 0x00000040；

延迟毫秒（5）；

我++；

}

}





主函数（）

{

LCD_INITILIZE(); //调用函数准备LCD显示

字符显示ADC[18]；

浮动ADC；

浮动角度；

字符角度值[18]；

LCD_DISPLAY("电路摘要");

延迟毫秒（900）；

LCD_SEND(0xC0);

LCD_DISPLAY("伺服 LPC2148");

延迟毫秒（900）；



PINSEL0 |= 0x00000008; // 将 LPC2148 的 P0.1 引脚设置为 PWM3

VICVectAddr0 =（无符号）PWM_ISR；// PWM ISR 地址

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

VICIntEnable = VICIntEnable | 0x00000100; // 启用 PWM 中断

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

PWMTCR = 0x02；// 重置和禁用 PWM 计数器

PWMPR = 0x1D；// 预分频寄存器值

PWMMR0 = 20000；// PWM波的时间周期，20msec

PWMMR3 = 650；// 吨 PWM 波 0.65 毫秒

PWMMCR = 0x00000203；// MR0 匹配时复位并中断，MR3 匹配时中断

PWMLER = 0x09；// PWM3 和 PWM0 的锁存使能

PWMPCR = 0x0800；// 启用 PWM3 和 PWM 0，单边沿控制 PWM

PWMTCR = 0x09；// 启用 PWM 和计数器



浮动占空比；

unsigned short int adcvalue;



PINSEL1 = 0x01000000；//设置P0.28为ADC INPUT（来自电位器）

AD0CR = (((14)<<8) | (1<<21)); //为A/D转换设置时钟和PDN

PWMPCR |= (1<<9); //在LPC2148的P0.1引脚启用PWM3输出用于伺服（橙色线）



而（1）

{

AD0CR |= (1<<1); //选择ADC寄存器中的AD0.1通道

AD0CR |= (1<<24); //开始A/D转换

而( (AD0DR1 & (1<<31)) == 0 ); //检查ADC数据寄存器中的DONE位

adcvalue = (AD0DR1>>6) & 0x3ff; //从ADC数据寄存器中获取RESULT

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

PWMMR3 = 占空比；//设置占空比值到PWM匹配寄存器

PWMLER = 0x08；//使用占空比值启用 PWM 输出

延迟毫秒（50）；

LCD_SEND(0x80);

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

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

角度 = (adcvalue/5.7); //将ADC值转换为角度的公式（o到180度）

LCD_SEND(0xC0);

sprintf（角度值，“角度=%.2f 度”，角度）；

LCD_DISPLAY(角度值); //显示角度值

}

}