PWM基本原理及其实现方法

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,PWM 基本原理及其实现方法,1,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。,2,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”。,3,电枢电压“占空比”与平均电压关系图,4,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。,5,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。,6,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。,7,PWM实现方法,电动机电枢得到的电压波形如图所示,8,PWM实现方法,电压平均值描述为,9,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。,10,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_L PORTB &= _BV(PB3),PORTB |= _BV(PB6)/电机4反转,#defineM4_TOCR1B = 0 /PORTB &= _BV(PB6)/电机4停转,11,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PWM 7KHZ,/TCCR0 = _BV(WGM00)|_BV(COM01)|_BV(CS00);/相位修正PWM 28KHZ,/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PWM 7KHZ,/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;,12,PWM实现程序,直流电机控制函数 void dc_moto_control(uint8 *point),包含：,if(0x80 = *point)M1_T;/MOTO1停止,else if(*point 0x80),OCR0 = 70 + (uint8)(uint16)(0x7f - *point) * 145)/100);,M1_L;,else,OCR0 = 70 + (uint8)(uint16)(*point - 0x80) * 145)/100);,M1_R;,13,PWM实现程序,if(0x80 = *(point+1)M2_T;/MOTO2停止,else if(*(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;,14,PWM实现程序,if(0x80 = *(point+2)M3_T;/MOTO3停止,else if(*(point+2) 0x80),OCR1A = 70 + (uint16)(0x7f - *(point+2) * 145)/100);,M3_L;,else,OCR1A = 70 + (uint16)(*(point+2) - 0x80) * 145)/100);,M3_R;,15,PWM实现程序,if(0x80 = *(point+3)M4_T;/MOTO4停止,else if(*(point+3) 0x80),OCR1B = 70 + (uint16)(0x7f - *(point+3) * 145)/100);,M4_L;,else,OCR1B = 70 + (uint16)(*(point+3) - 0x80) * 145)/100);,M4_R;,16,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.,17,