PCM开发板模块实验指导--有刷直流马达速度控制实验

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43---有刷直流马达速度控制实验：

硬件需求：PC机，PCM模块一个，microUSB线，L298N_电机驱动模块,12V/1A直流电

源，有刷直流电机1个，导线若干；

软件需求：PCM编译软件，app软件NeTorch TCP & UDP；

供电方式：12V电源供电给电机驱动模块，电机驱动模块输出的5V给PCM模块供电；

连接电路：如图65

图65 有刷直流马达速度控制实验电路

PCM模块有4个有刷直流马达控制通道，分别为马达1（A0，B0），马达2（A1，

B1），马达3（A2，B2），马达4（A3，B3）. L298N_电机驱动模块可以同时驱动2个

马达。本实验使用A0,B0控制1个马达。马达上接一个速度编码器，此速度编码器只要输

出脉冲信号就可以了，此实验不判断马达旋转方向。

本实验使用的是一个小型直流马达，接了一个正交旋转编码器，720线，即旋转一

圈有720个脉冲输出，此编码器有AB相输出，因为不判断旋转方向，所以只使用A相信号

输出，即只记录脉冲信号。

编程思路：

使用一个定时器，设置为周期性定时，定时周期为0.02秒。设置马达的PWM频率为

10Khz.设置好PID的Kp,Ki,Kd值，此值要根据实际情况调试。设置好脉冲计数为最大值中

断，设置脉冲值为30000个脉冲，即脉冲计数达到30000个脉冲时会执行中断程序。设置

好WIFI,设置好TCP服务器模式，通过手机APP网络调试助手NeTorch TCP & UDP软件

改变马达的速度，单位是圈/秒。

程序运行时，会每0.02秒执行一次定时中断程序，在定时中断程序中读取脉冲计数

值，用此值减去上次的计数值，就是此周期的脉冲计数值。此计数值除以编码器线数

720，再除以周期0.02秒，即为马达的运行速度，单位圈/秒。然后使用PID指令计算设定

速度与运行速度的差异，输出值叠加到控制马达速度的占空比上，最终马达会稳定在设

定的速度上运行。

图66为手机端APP网络调试助手截图，采用HEX模式发送数据，每次发送一个字

节，表示马达的设定速度，单位为圈/秒。输入不同的值，可以观察马达的速度会相应变

化。

实验程序如下：

1 intpro int1 //定时器中断程序,定时周期0.02秒

2 pcntread 0 D3 //读通道0的计数值到D3寄存器

3 mul d4 d8 d5 //d5=d4*d8=d4*30000,脉冲计数最大值是d8=30000,d4是记录了几

//个最大值

4 add d5 d3 d5 //d5=d5+d3,加上当前脉冲计数值

5 sub d5 d6 d7 //d7=d5-d6,d6保存的是上次计数值，减去此值，即为这次计数值，

//存入D7

6 mov 0 d4 //清零最大值计数周期

7 mov d3 d6 //把当前计数值D3保存到D6，给下个周期使用

8 mov d7 f0 //把此次的计数值转换成浮点数，存入F0

9 div f0 f101 f1 //f1=f0/f101，脉冲数/720=圈数，

10 div f1 f82 f2 //f2=f1/f82,圈数/更新周期=圈数/秒，

11 pidrun 0 f2 f81 f83 //pid运算，f2实际速度，f81设定速度,f83为pid输出

12 add f83 f84 f84 //计算占空比,F84=F83+F84

13 if f84 > 100 //限制占空比最大为100%，正转

14 mov 100 f84 //超过100，存入100

15 elif f84 < -100 //限制占空比最大为-100%，反转

16 mov -100 f84 //小于-100，存入-100

17 endif

18 brushmotomove 0 f84 //马达启动0，占空比为F84,改变占空比就可以改变马达速

//度

19 endint

20 intpro int0 //脉冲计数中断程序，30000个脉冲周期

21 inc d4 //脉冲计数达到最大值30000个脉冲，把d4加1

22 endint

23 intpro wifi //WIFI站点连接中断程序

24 prints "wifi station connect\r\n" //串口输出有站点连接的信息

25 endint

26 intpro tcpserverint //有TCP客户端连接中断

//初始化TCP服务器接收数据指令，D10为客户端连接序列号，接收的数据起始寄存

//器地址为D11; 接收的字节数存入D60;接收数据后S4置位，会执行tcpserverrecv中

//断程序

27 tcpserverrecv d10 d11 d60 s4

28 endint

29 intpro tcpserverrecv //TCP服务器接收到客户端发送的数据产生中断

//这里使用的是手机客户端，16进制HEX发送方式，一次只发送一个字节，模块接

//收到的数据存放在D11寄存器

30 mov d11 f81 //把接收到的数据---马达速度，单位：圈/秒，转换成浮点数存入

//F81

31 endint

32 main //主程序

33 intinit s2 wifi //初始化wifi站点连接中断

34 wifiap "PCM" "12345678" s2 //初始化模块为WIFI热点，wifi名：PCM;

//密码：12345678；当有站点连接时会置位S2,产生中断

35 intinit s3 tcpserverint //初始化TCP服务器连接中断

36 intinit s4 tcpserverrecv //初始化TCP服务器接收数据中断

//初始化模块为TCP服务器，端口号为8000,D10保存客户端连接序列号，当有客户

//端连接时会把 S3置位，执行tcpserverint中断程序

37 tcpserver 8000 d10 s3

/*PID设定,kp,ki,kd需要根据实际调试情况设定*/

38 mov 0.3 f90 //kp,f90=0.3

39 mov 0.0 f91 //ki,f91=0

40 mov 0.15 f92 //kd,f92=0.15

41 mov 0 f81 //f81为马达速度设定值，单位：圈/秒

42 mov 720 f101 //编码器一圈720个脉冲，马达转一圈720个脉冲

43 mov 0.02 f82 //pid运算的更新周期为0.02S

44 pidinit 0 f90 f91 f92 f82 //pid0初始化，f90-kp;f91-ki;f92-kd;f82为更新周期

/*有刷马达初始化*/

45 brushmoto 0 10000 //马达0初始化,pwm频率为10KHZ

46 mov 0 d4 //脉冲计数周期清零

47 mov 30000 d8 //设置最大值中断值为d8=30000个脉冲

48 intinit s0 int0 //中断初始化，当脉冲计数达到最大值时，s0置位，执行int0中断程

//序

/*初始化计数通道0，运行模式1，不管CTR0脚是什么电平，SIG0接收到上升沿，

就加计数。当产生中断时，S0置位，并且把中断状态值保存到D2寄存器*/

49 pcntinit 0 1 D2 S0

//通道0，3表示设置最大值，最大值为d8=30000个脉冲，注意脉冲计数最大值为

//32767，设置值不要超过这个值

50 pcntsetval 0 3 d8

51 pcntint 0 //开启通道0中断

52 intinit s1 int1 //中断初始化，当定时时间达到0.02S时，s1置位，执行int1中断程

//序

53 time 0 0 s1 //定时器0初始化为周期性定时器，定时时间到后S1会置1

54 pcntstart 0 //脉冲计数通道0开始计数

55 timestart 0 0 20000 //启动定时器0，定时周期0.02S，

56 while 1 //无限循环

57 endwhile

58 endmain

程序第1-19行为定时器定时中断程序，定时时间为0.02S，程序中，读取脉冲计数

值，然后减去上周期的值，即为此周期的脉冲数，此值除以720，为圈数，再除以周期

0.02S，就是马达的实际旋转速度，单位圈每秒，然后使用PID指令，与设定速度进行PID运

算，PID运算的输出进行最大最小值限幅后，给马达输出，这样马达就会稳定在设定的速度上

旋转；

第20-22行，为脉冲计数中断程序，程序设置为30000个脉冲产生一次中断，在中断程序

中使用D4寄存器进行累加；

第23-25行，当有站点连接上模块时，执行此中断程序，程序中输出一段信息；

第26-28行，TCP客户端连接中断程序，当有客户端连接到本机时，执行此程序，程序中

执行一个初始化TCP服务器接收数据指令；

第29-31行，TCP服务器接收数据中断程序，本实验规定，每次发送一个字节，此值代表

马达的旋转速度，单位为圈每秒，程序中把此设定速度转换成浮点数保存到F81寄存器中；

第32-58行为主程序，主程序进行了一些初始化工作；

第33,34行，初始化本机为WIFI热点，并开启中断；

第35-37行，初始化本机为TCP服务器，并开启TCP服务器连接中断，开启接收数据中

断；

第38-44行，为初始化PID参数，本实验积分I参数设置为0，只使用了PD参数，此值要根

据实际情况进行调试，本实验调试后的值KP=0.3,KD=0.15;

第45行，有刷马达通道0初始化，PWM频率为10KHz;

第46-51行，初始化脉冲计数通道0，开启通道0中断，开启计数最大值中断，脉冲计数指

令的介绍请参考指令集的脉冲计数章节，本实验通道0运行在模式1，只计数，不判断方向；

第52,53行，初始化定时器0为周期性定时器，并开启定时中断；

第54,55行，启动脉冲计数，启动定时器为0.02秒周期定时；

第56,57行，程序在此处做无限循环；

按图示接好电路，并把此程序下载到模块，上电后，用手机端网络调试助手连接上模

块，然后发送设定速度值，HEX方式发送，每次发送一个字节，此值表示马达的速度，单位

为圈每秒，发送不同的值，并观察马达的速度变化。

图66 手机端APP网络调试助手

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