AS5600步进电机编码器（原理图+pcb+stm32控制代码）-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了AS5600步进电机编码器（原理图+pcb+stm32控制代码）。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一、AS5600介绍

AS5600是一个易于编程的磁性旋转位置传感器，具有高分辨率的12位模拟或PWM输出。这种非接触式系统测量一个直径磁化的轴上磁铁的绝对角度。
引脚如下图
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他有两种供电模式：5V和3.3V

我们为了和stm32F103C8T6单片机的电压一致，也使用3.3V供电，然后开始画PCB。

二、pcb设计

使用嘉立创EDA画图
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三、实物照片

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已经把as5600贴到了电机后面，暂时没有稍微长一点的螺丝，不然用四个螺丝固定更好。

四、程序代码

代码实现的功能：
1、可以实时显示当前绝对位置的角度（0~360）
2、可以实时显示增量角度，比如正转了2转，显示为720度，又在此基础上反转了3转，显示为-360度。
3、一上电当前位置即可自动设置为初始零位。
3、也可以测实时的速度（暂时没有写这部分功能，实现也简单，两次位置差除以时间即可）

难点：as5600接在了电机尾部，步进电机的轴转5.18圈，减速器输出的轴转1圈，as5600直接读的是步进电机轴的位置（我这个步进电机带了减速器，减速比为5.18）所以还需要一些转换。

程序大概思路：
设置3个变量temp0（记录一上电之后电机轴的初始位置，在程序中只需运行一次即可），temp1（用于记录本次电机轴的位置），temp2（用于记录下一次电机轴的位置）。temp1和temp2主要用于过360度判断，即如果temp-temp2>180度（在很短的时间内），那么肯定是过了360度了，即下一转开始了，因为电机不可能在很短的时间转过这么多度。而且从程序初始化以后就要一直拿比较temp1和temp2，每次都不能少，比较完了就把temp2赋值给temp1，然后下次再获取最新的temp2以后，继续和temp1比较。就是要一直和上一次的数据比较，中间不能又一次断开，这样可以保证不漏过那个变化的点，每次过360度的时候，进行一个计数（程序中用过零点标记sign_angle计数），然后只要知道初始角度（temp0）、过零点的次数（sign_angle），以及当前点的角度（temp2），就可以算出角度增量。
程序代码如下：

下面是as5600.h文件

#ifndef __AS5600__
#define __AS5600__
#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"

#define Slave_Addr                0x36 //设备从地址
#define Write_Bit                 0	   //写标记	
#define Read_Bit                  1    //读标记
#define Angle_Hight_Register_Addr 0x0C //寄存器高位地址
#define Angle_Low_Register_Addr   0x0D //寄存器低位地址
#define Jian_Su_Bi                5.18 //步进电机减速比

void AS5600_Init ( void );  //初始化
u16 AS5600_Read_Len ( u8 addr, u8 reg, u8 len, u8 *buf );//从AS5600读取一次数据
void Get_Ini_Val(void); //得到上电后角度初始值
void Get_Temp_Add(void); //等到角度增量（原始值表示的）
void Change_angle(void); //将原始增量数据转化为角度
void Get_Num_sign(void); //用于过零点计数

下面是as5600.c文件

#include "as5600.h"
#include "i2c.h"
#include "delay.h"


u32 angle_ini = 0; 		   //初始角度值
u32 temp0 = 0;			   //初始角度原始输出值
u32 temp1 = 0;		       //上次角度原始输出值
u32 temp2 = 0;		       //这次角度原始输出值
u32 temp_add = 0;	       //从初始角度开始的累计角度原始值
u8  buf[2] = {0};	       //用于oled显示存放变量，和本程序关系不大
int sign_angle = 0;	       //过零点标记（即从0度转到360度之后继续转又回零的那个点，正向经过一次加一，反向经过一次减一）
double True_Angle = 0.0;   //真实角度（累计角度）
int dir = 0; //0正向 1反向  //方向 
double Current_Angle = 0;   //当前角度（就是绝对位置角度，小于360度）
	
void AS5600_Init ( void ) {
    IIC_Init();
}

u16 AS5600_Read_Len ( u8 addr, u8 reg, u8 len, u8 *buf ) {
    IIC_Start();
    IIC_Send_Byte ( ( addr << 1 ) | Write_Bit );

    if ( IIC_Wait_Ack() ) {
        IIC_Stop();
        return 1;
    }

    IIC_Send_Byte ( reg );
    IIC_Wait_Ack();
    IIC_Start();
    IIC_Send_Byte ( ( addr << 1 ) | Read_Bit ); // 发送器件地址 + 读命令
    IIC_Wait_Ack(); // 等待应答

    while ( len ) {
        if ( len == 1 ) {
            *buf = IIC_Read_Byte ( 0 ); // 读数据，发送nACK
        } else {
            *buf = IIC_Read_Byte ( 1 ) & 0x000f; // 读数据，发送ACK 原始1f,改为0f
        }

        len--;
        buf++;
    }

    IIC_Stop();
    return 0;
}

void Get_Ini_Val(void)//获得初始角度
{
	u8 i = 0;
	u32 transfer = 0;
	for ( i = 0; i < 20; i++ ) { // 刚开始数据可能不稳定，直接丢掉
		AS5600_Read_Len ( Slave_Addr, Angle_Hight_Register_Addr, 2, buf );
		delay_ms ( 5 );
    }
	for ( i = 0; i < 20; i++ ) { // 软件滤波
		AS5600_Read_Len ( Slave_Addr, Angle_Hight_Register_Addr, 2, buf );
		transfer += ( ( buf[0] << 8 ) | buf[1] );
		delay_ms ( 5 );
    }
	temp0 = transfer / 20;
	temp2 = temp0;//给temp2初始化为初始值
	temp1 = temp0;//给temp1初始化为初始值
}


void Get_Temp_Add(void)//计算角度增量
{
	
	if(sign_angle == 0)  //当从没经过零点时
	{
		if(temp2 >= temp0) //正转
		{	temp_add = temp2 - temp0;	
			dir = 0;}
		else    			//反转
		{	temp_add = temp0 - temp2;
			dir = 1;}
	}
	else if(sign_angle > 0)//经过一次及以上零点位置后，分两种情况，正向经过与反向经过，需分开讨论
	{

		temp_add = 4096 + temp2 - temp0 + ( sign_angle - 1)*4096;  //正向经过
		dir = 0;
	}
	else 
	{
		temp_add =4096 + temp0 - 4096*(sign_angle+1) - temp2;   //反向经过
		dir = 1;
	}
}

void Change_angle(void)//考虑减速比，计算增量实际角度
{
	True_Angle = (temp_add/(Jian_Su_Bi*4096))*360;  //4096代表as5600原始数据最大值（0~4096）
}

void Get_Current_angle(void)//获取360度角度，即计算绝对位置，小于等于360度
{
	u32 x0 = 0;
	x0 = (temp_add*100)%((u32)(Jian_Su_Bi*100)*4096);
	Current_Angle = (x0/(Jian_Su_Bi*4096))*360/100;
}

void Get_Num_sign(void) //计算过零点次数，这个函数也可以用定时器中断来调用，效果更好
{
	u32 x;
	AS5600_Read_Len ( Slave_Addr, Angle_Hight_Register_Addr, 2, buf );
	temp2 = ( ( buf[0] << 8 ) | buf[1] );
	if(temp1 >= temp2)
	{
		x = temp1 - temp2;
		if(x>2048)//正转通过零点
		{
			sign_angle++;
		}
	}
	else
	{
		x = temp2 -temp1;
		if(x>2048)//反转通过零点
		{
			sign_angle--;
		}
	}
	temp1 = temp2;//每次都把temp2赋给temp1
}

下面是main函数

#include "stm32f10x.h"
#include "oled.h"
#include "delay.h"
#include "timer.h"
#include "key.h"
#include "exti.h"
#include "as5600.h"
#include "stdio.h"
#include "sys.h"
#include "key.h"
#include "mtor.h"
#include "exti.h"
#include "oledfont.h"

extern u8  TIM2_Pulse_TIM3_Counter_OK;

uint16_t pwm = 7199;
u32 pulsecnt = 200;
extern double Current_Angle;
extern double True_Angle;
extern int dir;
extern u32 temp_add;
extern u32 temp2;
extern u32 temp0;
uint8_t sign = 0;
extern int sign_angle;
 int main(void)
 {		 
	 char strff[21];
	 char strff2[21];
     static uint8_t x = 1;

     delay_init();
     OLED_Init();
     led_Init();
     KEY_Init();
  
  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
    TIM3_PWM_Init(pwm,19);//控制频率 72000000/(7199+1)/(19+1)=500HZ
	TIM_SetCompare2(TIM3,10);//控制占空比，原始49，改为2999
    motor_init();
    TIM2_Init(pulsecnt);
    EXTIX_Init();
    AS5600_Init();
    memset(strff,0,sizeof(strff));
	memset(strff2,0,sizeof(strff2));
	Get_Ini_Val();//获得初始角度
	
  while(1)
  {
	Get_Temp_Add();
	Change_angle();
	Get_Current_angle();
	Get_Num_sign();
	sprintf(strff,"%.2f",True_Angle);//%0.2f  angle
	//sprintf(strff2,"%.2f",Current_Angle);//%0.2f  angle
	sprintf(strff2,"%.2f",Current_Angle); 
	  if(dir == 0)
	  {
		OLED_ShowChar(0,0,'+');
		OLED_ShowChar(0,4,'+');
	  }
	  else
	  {
		OLED_ShowChar(0,0,'-');
		OLED_ShowChar(0,4,'-');
	  }
	  
	OLED_ShowNum(6,0,True_Angle,5,12);
	OLED_ShowString(0,2,strff);
	OLED_ShowNum(6,4,Current_Angle,5,12);
	OLED_ShowString(0,6,strff2);  
	//OLED_ShowNum(54,6,3600000/pwm,5,12);
	  
	Get_Num_sign();
	
		switch(sign)
		{
			case 1:
				if(x==1)
				{/*TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
					led_On_Off();
					x++;*/
					setDir();
					x++;	
				}
				else if(x==2)
				{
					/*setDir();
					x++;*/	
					TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
					led_On_Off();
					x++;					
				}
				else if(x==3)
				{	TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);
					led_On_Off();
					x=1;}
				sign = 0;
				break;
			case 2:
				if(pwm>0)
				{
					pwm-=100;
				}else
				{
					pwm=7199;
				}
				sign = 0;
				TIM_SetAutoreload(TIM3,pwm);
				break;
				
			case 3:
			
			if(pwm<15000)
				{
					pwm+=100;
				}else
				{
					pwm=7199;
				}
				sign = 0;
				TIM_SetAutoreload(TIM3,pwm);
				break;
			case 4:
				//正转1/4，反转1/4，正转半圈，反转半圈
			Pulse_output(1036);
			
			/*setDir();
			
			Pulse_output(1036);
			while(TIM2_Pulse_TIM3_Counter_OK!=1);
			TIM2_Pulse_TIM3_Counter_OK=0;*/
			
			//setDir();
			
			/*Pulse_output(100);
			while(TIM2_Pulse_TIM3_Counter_OK!=1);
			TIM2_Pulse_TIM3_Counter_OK=0;
			
			setDir();
			
			Pulse_output(100);
			while(TIM2_Pulse_TIM3_Counter_OK!=1);
			TIM2_Pulse_TIM3_Counter_OK=0;
			
			*/
			
			sign = 0;
			break;	
			
			default:
				break;
		}	
		if(TIM2_Pulse_TIM3_Counter_OK==1)
		{
				TIM2_Pulse_TIM3_Counter_OK=0;
		}
		
	}
	
 }

注意switch后面的语句是用来按钮控制步进电机运动的，和as5600本身无关。

五、实物演示

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图中一个是基于STM32F103C8T6的控制器，一个是TB6600步进电机驱动板。
实测，代码正常运行，功能都可以实现，连续正转10圈误差在3.6度以内，再反转10圈回零点误差在0.15度以内，数据也基本稳定。
测试数据记录
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测试的时候每次给半圈的脉冲，所以一转是两个数据，0->180.21->0.103->180.63->0.239…依次测量得到。

最后，附上程序代码以及AS5600的berger制板文件的下载地址
链接：https://pan.baidu.com/s/1zxl2O3oEvmDIDNtbDGoTPg
提取码：m5k5
演示效果观看地址：
https://www.bilibili.com/video/BV1hP411N7PJ/?vd_source=81fb9332eb85b94d92d4e3884ff48c6a文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-780472.html

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