单片机PWM输出控制直流电机(89c51系列、stc12c5a60s2系列)

2019-05-22来源: eefocus关键字:单片机  PWM输出  直流电机

【pwm是如何控制电机转速】

在本科学习中,学生所做的小车多数为使用lm298n或者tb6612来驱动简单的直流电机,我们需要单片机输出pwm波来控制直流电机转速。


直流电机的PWM调速原理为:通过调节驱动电压脉冲宽度的方式,并与电路中一些相应的储能元件配合,改变了输送到电枢电压的幅值,从而达到改变直流电机转速的目的。


【89C51系列单片机产生pwm波】

89c51单片机没有自带pwm发生器,如果想要使用传统的51单片机产生pwm,只能通过软件模拟的方法来产生pwm。


软件模拟可以分为软件延时和定时器两种方法。


1、软件延时输出pwm


使用延时函数产生频率为1kHz的pwm方波(@12MHz晶振)


#include

 

sbit pwm = P1^0;

 

void delay100us(unsigned int x)

{

unsigned char i;

while(--x)

{

i = 20;

while (--i);

}

}

 

int main(void)

{

while(1)

{

pwm = 1;

delay100us(6);

pwm = 0;

delay100us(4);

}

}

proteus仿真结果



使用简单的延时函数即可简单地模拟出pwm波。但是这种方法缺点很明显,就是在输出pwm时占用大量机器周期,此时若进行其他操作时会影响pwm的准确度。所以这种方法我们很少使用。


2、定时器产生pwm


使用定时器的溢出中断,在中断服务程序中改变IO口的电平高低,可以在多操作情况下输出比较准确的pwm波形。


比如我们使用定时器0。


定时器工作模式:我们设置定时器0工作模式为方式1,16位自动重载模式,这样可以获得较宽的调频范围。


定时器中断:16位自动重载模式下最多可以记65536个数,一旦超出这个数值,便会进入中断。定时器初值可以使用定时器计算器计算,方便快捷。


使用定时器0产生占空比可调,频率为100Hz的pwm波。


#include

 

sbit pwm = P1^0;

 

unsigned int PWM = 50; //pwm占空比为50%,可调占空比

unsigned char time = 0;

 

void Time0Init(void)

{

TMOD = 0X01; //定时器工作在方式1(16位定时器)

TH0 = 0XFF; //12M晶振下定时0.01ms

TL0 = 0X9c;

ET0 = 1; //开定时器1中断

EA = 1;

TR0 = 1; //开启定时器

}

 

void Timer0(void) interrupt 1

{

TH0 = 0XFF; //重装初值

TL0 = 0X9c;

time++;

}

 

void main(void)

{

Time0Init();

while(1)

{

if(time >= 100) //PWM周期为100*0.1ms

time = 0;

if(time < PWM)

pwm = 1;

else if(time >= PWM)

pwm = 0;

}

}

proteus仿真结果

由仿真结果来看,所得波形还是不算很精准,实际应用过程中还会有很多误差,但是这样已经比延时函数产生pwm的结果可靠的多。


【STC12C5A60S2系列单片机输出PWM】

我在做循迹小车时使用的是stc12c5a60s2单片机。stc12c5a60s2单片机集成了两路可编程计数器阵列(PCA)模块,可用于软件定时器、外部脉冲的捕捉、高速输出以及脉宽调制(PWM)输出。


使用stc12c5a60s2单片机的PCA模块可通过程序设定,使其工作于8位PWM模式,通过P13和P14输出。


如下图所示:


PWM输出频率取决于PCA定时器的时钟源。


 由于所有模块共用仅有的PCA定时器,所以它们的输出频率相同。各个模块的输出占空比是独立变化的,与使用的捕获寄存器[EPCnL, CCAPnL]有关。当寄存器CL的值小于[EPCnL,CCAPnL]时,输出为低;当寄存器CL的值等于或大于[EPCnL, CCAPnL]时,输出为高。当CL的值由FF变为00溢出时,[EPCnH, CCAPnH]的内容装载到[EPCnL, CCAPnL]中。这样就可实现无干扰地更新PWM。要使能PWM模式,模块CCAPMn寄存器的PWMn和ECOMn位必须置位。


 PCA时钟输入源频率由于PWM是8位的,所以


PWM频率 = PCA时钟输入源频率 / 256


PCA时钟输入源可以从以下8种中选择一种: SYSclk,   SYSclk/2,  SYSclk/4,SYSclk/6,SYSclk/8,SYSclk/12, 定时器0的溢出,ECI/P3.4输入。


当某个I/O口作为PWM使用时,该口状态:


PWM之前口的状态 PWM输出时口的状态

弱上拉/准双向 强推挽输出/强上拉输出,要加输出限流电阻1K-10K

强推挽输出/强上拉输出 强推挽输出/强上拉输出,要加输出限流电阻1K-10K

仅为输入/高阻输入 PWM无效

开漏 开漏

------


#include "stc12c5a.h"

 

void PCA_Init(void)

{

CCON = 0; //PCA初始化

CMOD = 0x00; //空闲时不计数,不产生中断,时钟源为Sysclk/12,PWM频率大约为4KHz

CL = 0x00; //PCA低8位清零

CH = 0x00; //PCA高8位清零

 

CCAPM0 = 0x42; //8位PWM模式,无中断

CCAP0H = 0xc0; //PWM0占空比(调节此处值调节PWM占空比)

CCAP0L = 0xc0; //PWM0占空比(调节此处值调节PWM占空比)

 

CCAPM1 = 0x42; //8位PWM模式,无中断

CCAP1H = 0x40; //PWM1占空比(调节此处值调节PWM占空比)

CCAP1L = 0x40; //PWM1占空比(调节此处值调节PWM占空比)

 

CR = 1; //启动PCA计数器

}

 

/*PWM占空比设置*/

void PWM_Set(unsigned char x,unsigned char y)

{

  CCAP0H = y; //设置比较值

  CCAP0L = y;

  CCAP1H = x; //设置比较值

  CCAP1L = x;

}

 

void main(void)

{

  P1M0 = 0xff; //P1口推挽输出

  P1M1 = 0x00;

  PCA_Init(); //PCA初始化

  

  PWM_Set(0x80,0x80);       //设置占空比

 

  while(1);            

}

此时产生的就是占空比为50%的PWM波。使用示波器可以在P13和P14口测得PWM输出波形。

--------------------- 

作者:小默haa 

来源:CSDN 

原文:https://blog.csdn.net/Xiaomo_haa/article/details/84189798 

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