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机器人教程1:如何利用51单片机输出PWM波

发布时间:2020-09-17 发布时间:
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1、理论知识

PWM这个功能在飞思卡尔、STM32等高档的单片机内部有专用的模块,用此类芯片实现PWM功能时只需要通过设置相应的寄存器就可实现周期和占空比的控制。但是如果要用51单片机的话,也是可以的,但是比较的麻烦。此时需要用到内部定时器来实现,可用两个定时器实现,也可以用一个定时器实现。
用两个定时器的方法是用定时器T0来控制频率,定时器T1来控制占空比。大致的的编程思路是这样的:T0定时器中断让一个I0口输出高电平,在这个定时器T0的中断当中起动定时器T1,而这个T1是让IO口输出低电平,这样改变定时器T0的初值就可以改变频率,改变定时器T1的初值就可以改变占空比。
下面重点介绍用一个定时器的实现PWM的方法。因为市面上的智能小车所采用的电机大多数为TT减速电机,通过反复的实验,此电机最佳的工作频率为1000HZ(太高容易发生哨叫,太低电机容易发生抖动),所以下面以周期为1ms(1000HZ)进行举例,要产生其它频率的PWM波,程序中只需作简单修改即可。

一个定时器时(如定时器T0),首先你要确定PWM的周期T和占空比D,确定了这些以后,你可以用定时器产生一个时间基准t,比如定时器溢出n次的时间是PWM的高电平的时间,则D*T=n*t,类似的可以求出PWM低电平时间需要多少个时间基准n。

因为这里我们是产生周期为1ms(1000HZ)的PWM,所以可设置中断的时间间隔为0.01ms,,然后中断100次即为1ms。在中断子程序内,可设置一个变量如time,在中断子程序内,有三条重要的语句:1、当time>=100时,time清零(此语句保证频率为1000HZ),2、当time>n时(n应该在0-100之间变化开),让单片相应的I/O口输出高电平,当time

2、程序1,使单片机的I/O口输出固定频率的PWM波

下面按上面的思路给出一个具体程序:

/*******************************************************************/

/*程序名:单片机输出固定频率的PWM波*/

/*晶振:11.00592 MHz CPU型号:STC89C52 */

/*功能:P2^0口输出周期为1ms(1000HZ),占空比为%80的PWM波*/

/*****************************************************************/

#include

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

sbit PWM1=P2^0;//接IN1控制正转

sbit PWM2=P2^1;//接IN2控制反转

uchar time;

void main()

{

TMOD=0x01;//定时器0工作方式1

TH0=0xff;//(65536-10)/256;//赋初值定时

TL0=0xf7;//(65536-10)%256;//0.01ms

EA=1;//开总中断

ET0=1;//开定时器0中断

TR0=1;//启动定时器0

while(1)

{

}

}

void delay(uint z)

{

uint x,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=500;y>0;y--);

}

void tim0() interrupt 1

{

TR0=0;//赋初值时,关闭定时器

TH0=0xff;//(65536-10)/256;//赋初值定时

TL0=0xf7;//(65536-10)%256;//0.01ms

TR0=1;//打开定时器

time++;

if(time>=100) time=0;//1khz

if(time<=20) PWM1=0;//点空比%80

else PWM1=1;

PWM2=0;

}

程序说明:

1、关于频率的确定:对于11.0592M晶振,PWM输出频率为1KHZ,此时设定时器0.01ms中断一次,时中断次数100次即为1KHZ( 0.01ms*100=1ms,即为1000HZ)此时, 定时器计数器赋初值为TH0=FF,TL0=F7。

2、关于占空比的确定:此时我们将来time的值从0-100之间进行改变,就可以将占空比从%0-%100之间进行变化,上面程序中time<=20时PWM1=0; else PWM1=1;意思就是%20的时间输出低电平,%80的时间输出高电平,即占空比为%80。如需得到其它占空比,如%60,只需将time的值改为40即可。(程序为if(time<=40) PWM1=0;else PWM1=1;)

当然编写程序时也可以定义一个标志位如flag,根据flag的状态决定输出高平还是低电平,假设定义flag=1的时候输出高电平,用一个变量去记录定时器中断的次数,每次中断就让记录中断次数的变量+1,在中断程序里面判断这个变量的值是否到了n,如果到了说明高电平的时间够了,那么就改变flag为0,输出低电平,同时记录中断变量的值清零,每次中断的时候依旧+1,根据flag=0的情况跳去判断记录变量的值是否到了n如果到了,说明PWM的低电平时间够了,那么就改flag=1,输出改高电平,同时记录次数变量清零,重新开始,如此循环便可得到你想要的PWM波形,这种方法我们这里不在举例,请自己去试着书写。

3、程序2,使用单片机I/O口输出PWM波,并能通过按键控制正反转

在程序中我们通常需要控制电机的正反转,如通过一个按键控制正反转,此时我们也可以设置一个标志位如flag。在主程序中当按键每次被按下时,flag相应取反。然后在子程序中当flag为1时,进行正转程序,当flag为0时执行反转程序。下面的程序功能为单片机I/O口P2^0、P2^1输出1000HZ,占空比为%50,并能过P3^7按键控制正电机的正反转。

/*******************************************************************/

/*程序名:PWM直流电机调速*/

/*晶振:11.00592 MHz CPU型号:STC89C52 */

/*功能:直流电机的PWM波控制,可以通过按键控制正反转*/

/*****************************************************************/

#include

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

uchar time,count=50,flag=1;//低电平的占空比

sbit PWM1=P2^0;//PWM通道1,反转脉冲

sbit PWM2=P2^1;//PWM通道2,正转脉冲

sbit key_turn=P3^7; //电机换向

/************函数声明**************/

void delayxms(uint z);

void Motor_turn(void);

void timer0_init(void);

/*********主函数********************/

void main(void)

{

timer0_init();

while(1)

{

Motor_turn();

}

}

/****************延时处理**********************/

void delayxms(uint z)//延时xms程序

{

uint x,y;

for(y=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);

}



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