PWM-基本原理及其实现方法

PWM基本原理及其实现方法PWM基本原理PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。PWM基本原理在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。电枢电压“占空比”与平均电压关系图电枢电压“占空比”与平均电压关系Vd=Vmax*D式中，Vd——电机的平均速度；Vmax——电机全通电时的速度(最大)；D=t1/T当我们改变占空比D=t1/T时，就可以得到不同的电机平均速度，从而达到调速的目的。严格地讲，平均速度n与占空比D并不是严格的线性关系，在一般的应用中，可以将其近似地看成线性关系。PWM实现方法PWM信号的产生通常有两种方法：一种是软件的方法；另一种是硬件的方法。利用单片机对PwM信号的软件实现方法通过控制单片机定时器初值T0和T1，从而可以实现从单片机的任意输出口输出不同占空比的脉冲波形。PWM实现方法在对直流电动机电枢电压的控制和驱动中．目前广泛应用的是通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值f占空比)来控制电机的转速。这种方法称为脉冲宽度调制，即PWM控制。PWM实现方法电动机电枢得到的电压波形如图所示PWM实现方法电压平均值描述为PWM实现方法由式可知。当电源电压不变的情况下，电枢端电压Uav取决于占空比的大小．改变n就可以改变端电压的平均值．从而达到调速的目的。PWM实现程序#defineM1_RPORTB|=_BV(PB0)//电机1正转#defineM1_LPORTB&=~_BV(PB0)//电机1反转#defineM1_TOCR0=0//电机1停转#defineM2_RPORTB|=_BV(PB1)//电机2正转#defineM2_LPORTB&=~_BV(PB1)//电机2反转#defineM2_TOCR2=0//电机2停转#defineM3_RPORTB|=_BV(PB2),PORTB|=_BV(PB5)//电机3正转#defineM3_LPORTB&=~_BV(PB2),PORTB|=_BV(PB5)//电机3反转#defineM3_TOCR1A=0//PORTB&=~_BV(PB5)//电机3停转#defineM4_RPORTB|=_BV(PB3),PORTB|=_BV(PB6)//电机4正转#defineM4_LPORTB&=~_BV(PB3),PORTB|=_BV(PB6)//电机4反转#defineM4_TOCR1B=0//PORTB&=~_BV(PB6)//电机4停转PWM实现程序初始化PORTB=0;DDRB=0xff;//设置PB//初始化T/C0，快速PWM,比较匹配发生时OC0清零，计数到TOP时OC0置位,clkT0S/8(来自预分频器)TCCR0=_BV(WGM01)|_BV(WGM00)|_BV(COM01)|_BV(CS01);//快速PWM7KHZ//TCCR0=_BV(WGM00)|_BV(COM01)|_BV(CS00);//相位修正PWM28KHZ//初始化T/C2，快速PWMPWM模式,8分频,PWM频率7KHZ，//在升序计数时发生比较匹配将清零OC2；降序计数时发生比较匹配将置位OC2TCCR2=_BV(WGM21)|_BV(WGM20)|_BV(COM21)|_BV(CS21);//快速PWM7KHZ//初始化T/C1，快速PWM,比较匹配发生时OC1A，OC1B清零，计数到TOP时OC1A，OC1B置位,clkT0S/8(来自预分频器),TOP为ICR1TCCR1A=_BV(COM1A1)|_BV(COM1B1)|_BV(WGM11);TCCR1B=_BV(WGM13)|_BV(WGM12)|_BV(CS11);ICR1=0x00FF;PWM实现程序直流电机控制函数voiddc_moto_control(uint8*point)包含：if(0x80==*point)M1_T;//MOTO1停止elseif(*point0x80){OCR0=70+(uint8)(((uint16)(0x7f-*point)*145)/100);M1_L;}else{OCR0=70+(uint8)(((uint16)(*point-0x80)*145)/100);M1_R;}PWM实现程序if(0x80==*(point+1))M2_T;//MOTO2停止elseif(*(point+1)0x80){OCR2=70+(uint8)(((uint16)(0x7f-*(point+1))*145)/100);M2_L;}else{OCR2=70+(uint8)(((uint16)(*(point+1)-0x80)*145)/100);M2_R;}PWM实现程序if(0x80==*(point+2))M3_T;//MOTO3停止elseif(*(point+2)0x80){OCR1A=70+(((uint16)(0x7f-*(point+2))*145)/100);M3_L;}else{OCR1A=70+(((uint16)(*(point+2)-0x80)*145)/100);M3_R;}PWM实现程序if(0x80==*(point+3))M4_T;//MOTO4停止elseif(*(point+3)0x80){OCR1B=70+(((uint16)(0x7f-*(point+3))*145)/100);M4_L;}else{OCR1B=70+(((uint16)(*(point+3)-0x80)*145)/100);M4_R;}PWM实现程序PWM脉冲控制电机速度,预置70这个最小PWM高电平时间,为了避开电机死区,因为太低的控制速度电机驱动不了.预留最小量70,PWM参数从70到255变化,255-70=185,控制参数在0-128变化,平均一个控制参数分辩率1.45,后面的145是扩大100倍,后面计算后进行除100,为了不使用浮点运输消耗时间.