1、理論知識(shí)
PWM這個(gè)功能在飛思卡爾、STM32等高檔的單片機(jī)內(nèi)部有專用的模塊，用此類芯片實(shí)現(xiàn)PWM功能時(shí)只需要通過(guò)設(shè)置相應(yīng)的寄存器就可實(shí)現(xiàn)周期和占空比的控制。但是如果要用51單片機(jī)的話，也是可以的，但是比較的麻煩。此時(shí)需要用到內(nèi)部定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，可用兩個(gè)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)，也可以用一個(gè)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。
用兩個(gè)定時(shí)器的方法是用定時(shí)器T0來(lái)控制頻率，定時(shí)器T1來(lái)控制占空比。大致的的編程思路是這樣的：T0定時(shí)器中斷讓一個(gè)I0口輸出高電平，在這個(gè)定時(shí)器T0的中斷當(dāng)中起動(dòng)定時(shí)器T1，而這個(gè)T1是讓IO口輸出低電平，這樣改變定時(shí)器T0的初值就可以改變頻率，改變定時(shí)器T1的初值就可以改變占空比。
下面重點(diǎn)介紹用一個(gè)定時(shí)器的實(shí)現(xiàn)PWM的方法。因?yàn)槭忻嫔系闹悄苄≤囁捎玫碾姍C(jī)大多數(shù)為TT減速電機(jī)，通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，此電機(jī)最佳的工作頻率為1000HZ（太高容易發(fā)生哨叫，太低電機(jī)容易發(fā)生抖動(dòng)）,所以下面以周期為1ms（1000HZ）進(jìn)行舉例，要產(chǎn)生其它頻率的PWM波，程序中只需作簡(jiǎn)單修改即可。
用一個(gè)定時(shí)器時(shí)（如定時(shí)器T0）,首先你要確定PWM的周期T和占空比D，確定了這些以后，你可以用定時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)t，比如定時(shí)器溢出n次的時(shí)間是PWM的高電平的時(shí)間，則D*T=n*t，類似的可以求出PWM低電平時(shí)間需要多少個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)n'。
因?yàn)檫@里我們是產(chǎn)生周期為1ms(1000HZ)的PWM,所以可設(shè)置中斷的時(shí)間間隔為0.01ms,，然后中斷100次即為1ms。在中斷子程序內(nèi)，可設(shè)置一個(gè)變量如time,在中斷子程序內(nèi)，有三條重要的語(yǔ)句:1、當(dāng)time>=100時(shí)，time清零(此語(yǔ)句保證頻率為1000HZ)，2、當(dāng)time>n時(shí)(n應(yīng)該在0－100之間變化開)，讓單片相應(yīng)的I/O口輸出高電平，當(dāng)time<n時(shí)，讓單片相應(yīng)的I/O口輸出低電平，此時(shí)占空比就為%n。
2、程序1，使單片機(jī)的I/O口輸出固定頻率的PWM波
下面按上面的思路給出一個(gè)具體程序：
/*******************************************************************/
/* 程序名：?jiǎn)纹瑱C(jī)輸出固定頻率的PWM波*/
/* 晶振：11.00592 MHz CPU型號(hào)：STC89C52 */
/* 功能：P2^0口輸出周期為1ms(1000HZ),占空比為%80的PWM波*/
/*****************************************************************/
#include<reg52.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit PWM1=P2^0;//接IN1 控制正轉(zhuǎn)
sbit PWM2=P2^1;//接IN2 控制反轉(zhuǎn)
uchar time;
void main()
{
TMOD=0x01;//定時(shí)器0工作方式1
TH0=0xff;//(65536-10)/256;//賦初值定時(shí)
TL0=0xf7;//(65536-10)%256;//0.01ms
EA=1;//開總中斷
ET0=1;//開定時(shí)器0中斷
TR0=1;//啟動(dòng)定時(shí)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;//賦初值時(shí)，關(guān)閉定時(shí)器
TH0=0xff;//(65536-10)/256;//賦初值定時(shí)
TL0=0xf7;//(65536-10)%256;//0.01ms
TR0=1;//打開定時(shí)器
time++;
if(time>=100) time=0;//1khz
if(time<=20) PWM1=0;//點(diǎn)空比%80
else PWM1=1;
PWM2=0;
}
程序說(shuō)明：
1、關(guān)于頻率的確定：對(duì)于11.0592M晶振， PWM輸出頻率為1KHZ,此時(shí)設(shè)定時(shí)器0.01ms中斷一次，時(shí)中斷次數(shù)100次即為1KHZ( 0.01ms*100=1ms，即為1000HZ)此時(shí)， 定時(shí)器計(jì)數(shù)器賦初值為TH0=FF,TL0=F7。
2、關(guān)于占空比的確定：此時(shí)我們將來(lái)time的值從0－100之間進(jìn)行改變，就可以將占空比從%0－%100之間進(jìn)行變化，上面程序中time<=20時(shí) PWM1=0; else PWM1=1;意思就是%20的時(shí)間輸出低電平，%80的時(shí)間輸出高電平，即占空比為%80。如需得到其它占空比，如%60，只需將time的值改為40即可。（程序?yàn)?/span>if(time<=40) PWM1=0;else PWM1=1;）
當(dāng)然編寫程序時(shí)也可以定義一個(gè)標(biāo)志位如flag，根據(jù)flag的狀態(tài)決定輸出高平還是低電平，假設(shè)定義flag=1的時(shí)候輸出高電平，用一個(gè)變量去記錄定時(shí)器中斷的次數(shù)，每次中斷就讓記錄中斷次數(shù)的變量+1，在中斷程序里面判斷這個(gè)變量的值是否到了 n ，如果到了說(shuō)明高電平的時(shí)間夠了，那么就改變flag為0，輸出低電平，同時(shí)記錄中斷變量的值清零，每次中斷的時(shí)候依舊+1，根據(jù)flag=0的情況跳去判斷記錄變量的值是否到了 n' 如果到了，說(shuō)明PWM的低電平時(shí)間夠了，那么就改flag=1，輸出改高電平，同時(shí)記錄次數(shù)變量清零，重新開始，如此循環(huán)便可得到你想要的PWM波形，這種方法我們這里不在舉例，請(qǐng)自己去試著書寫。
3、程序2，使用單片機(jī)I/O口輸出PWM波，并能通過(guò)按鍵控制正反轉(zhuǎn)
在程序中我們通常需要控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，如通過(guò)一個(gè)按鍵控制正反轉(zhuǎn)，此時(shí)我們也可以設(shè)置一個(gè)標(biāo)志位如flag。在主程序中當(dāng)按鍵每次被按下時(shí)，flag相應(yīng)取反。然后在子程序中當(dāng)flag為1時(shí)，進(jìn)行正轉(zhuǎn)程序，當(dāng)flag為0時(shí)執(zhí)行反轉(zhuǎn)程序。下面的程序功能為單片機(jī)I/O口P2^0、P2^1輸出1000HZ，占空比為%50，并能過(guò)P3^7按鍵控制正電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。
/*******************************************************************/
/* 程序名：PWM直流電機(jī)調(diào)速 */
/* 晶振：11.00592 MHz CPU型號(hào)：STC89C52 */
/* 功能：直流電機(jī)的PWM波控制，可以通過(guò)按鍵控制正反轉(zhuǎn) */
/*****************************************************************/
#include<reg52.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uchar time,count=50,flag=1;//低電平的占空比
sbit PWM1=P2^0;//PWM 通道 1，反轉(zhuǎn)脈沖
sbit PWM2=P2^1;//PWM 通道 2，正轉(zhuǎn)脈沖
sbit key_turn=P3^7; //電機(jī)換向
/************函數(shù)聲明**************/
void delayxms(uint z);
void Motor_turn(void);
void timer0_init(void);
/*********主函數(shù)********************/
void main(void)
{
timer0_init();
while(1)
{
Motor_turn();
}
}
/****************延時(shí)處理**********************/
void delayxms(uint z)//延時(shí)xms程序
{
uint x,y;
for(y=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
/************電機(jī)正反向控制**************/
void Motor_turn(void)
{
if(key_turn==0)
{
delayxms(2);//此處時(shí)間不能太長(zhǎng)，否者會(huì)的中斷產(chǎn)生沖突
if(key_turn==0)
{
flag=~flag;
}
while(!key_turn);
}
}
/***********定時(shí)器0初始化***********/
void timer0_init(void)
{
TMOD=0x01; //定時(shí)器0工作于方式1
TH0=(65536-10)/256;
TL0=(65536-10)%256;
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
}
/**************定時(shí)0中斷處理******************/
void timer0_int(void) interrupt 1
{
TR0=0;//設(shè)置定時(shí)器初值期間，關(guān)閉定時(shí)器
TH0=(65536-10)/256;
TL0=(65536-10)%256;
TR0=1;
if(flag==1)//電機(jī)正轉(zhuǎn)
{
PWM1=0;
time++;
if(time<count)
{
PWM2=1;
}
else
PWM2=0;
if(time>=100)
{
time=0;
}
}
else //電機(jī)反轉(zhuǎn)
{
PWM2=0;
time++;
if(time<count)
{
PWM1=1;
}
else
PWM1=0;
if(time>=100)
{
time=0;
}
}
}
4、程序4、使單片機(jī)輸出PWM，并能控制正反轉(zhuǎn)和實(shí)現(xiàn)調(diào)速
為了使大家徹底掌握此方面，下面再給出一個(gè)復(fù)雜一點(diǎn)的程序，實(shí)現(xiàn)的功能為通過(guò)一個(gè)按鍵控制正反轉(zhuǎn)并通過(guò)另外兩個(gè)按鍵使之可以在0到20級(jí)之間調(diào)速的程序。
/*******************************************************************/
/* 程序名：PWM直流電機(jī)調(diào)速 */
/* 晶振：11.00592 MHz CPU型號(hào)：STC89C52 */
/* 直流電機(jī)的PWM波控制，可以通過(guò)按鍵控制正反轉(zhuǎn)并在0到20級(jí)之間調(diào)速 */
/*****************************************************************/
#include<reg52.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uchar time,count=50,flag=1;//低電平的占空比
sbit PWM1=P2^0;//PWM 通道 1，反轉(zhuǎn)脈沖
sbit PWM2=P2^1;//PWM 通道 2，正轉(zhuǎn)脈沖
sbit key_add=P3^5;//電機(jī)加速
sbit key_dec=P3^6;//電機(jī)減速
sbit key_turn=P3^7;//電機(jī)換向
/************函數(shù)聲明**************/
void delayxms(uint z);
void Motor_turn();
void Motor_add();
void Motor_dec();
void timer0_init();
/*********主函數(shù)********************/
void main()
{
timer0_init();
while(1)
{
Motor_turn();
Motor_add();
Motor_dec();
}
}
/****************延時(shí)處理**********************/
void delayxms(uint z)//延時(shí)xms程序
{
uint x,y;
for(y=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
/************電機(jī)正反向控制**************/
void Motor_turn()
{
if(key_turn==0)
{
delayxms(2);//此處時(shí)間不能太長(zhǎng)，否者會(huì)的中斷產(chǎn)生沖突
if(key_turn==0)
{
flag=~flag;
}
while(!key_turn);
}
}
void Motor_add()//電機(jī)加速
{
if(key_add==0)
{
delayxms(2);//此處時(shí)間不能太長(zhǎng)，否者會(huì)的中斷產(chǎn)生沖突
if(key_add==0)
{
count+=5;
if(count>=100)
{
count=0;
}
}
while(!key_add);
}
}
void Motor_dec()//電機(jī)加減速
{
if(key_dec==0)
{
delayxms(2);//此處時(shí)間不能太長(zhǎng)，否者會(huì)的中斷產(chǎn)生沖突
if(key_dec==0)
{
count-=5;
if(count>=100)
{
count=0;
}
}
while(!key_dec);
}
}
/***********定時(shí)器0初始化***********/
void timer0_init()
{
TMOD=0x01; //定時(shí)器0工作于方式1
TH0=(65536-10)/256;
TL0=(65536-10)%256;
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
}
/**************定時(shí)0中斷處理******************/
void timer0_int() interrupt 1
{
TR0=0;//設(shè)置定時(shí)器初值期間，關(guān)閉定時(shí)器
TH0=(65536-10)/256;
TL0=(65536-10)%256;
TR0=1;
if(flag==1)//電機(jī)正轉(zhuǎn)
{
PWM1=0;
time++;
if(time<count)
{
PWM2=1;
}
else
PWM2=0;
if(time>=100)
{
time=0;
}
}
else //電機(jī)反轉(zhuǎn)
{
PWM2=0;
time++;
if(time<count)
{
PWM1=1;
}
else
PWM1=0;
if(time>=100)
{
time=0;
}
}
}
5、利用單片機(jī)輸出PWM簡(jiǎn)單控制小車直行
相信通過(guò)上面的講解，大家已經(jīng)能夠很好的撐握如何利用51單片機(jī)產(chǎn)生PWM波下面給出一個(gè)程序，通過(guò)單片機(jī)兩個(gè)I/O口輸出PWM波，讓小車直行。
#include<reg52.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit PWM1=P2^0;//接IN1 控制正轉(zhuǎn)
sbit PWM2=P2^1;//接IN2 控制反轉(zhuǎn)
sbit PWM3=P2^2;//接IN3 控制正轉(zhuǎn)
sbit PWM4=P2^3;//接IN4 控制反轉(zhuǎn)
sbit PWM5=P2^4;//接IN3 控制正轉(zhuǎn)
sbit PWM6=P2^5;//接IN4 控制反轉(zhuǎn)
sbit PWM7=P2^6;//接IN3 控制正轉(zhuǎn)
sbit PWM8=P2^7;//接IN4 控制反轉(zhuǎn)
uchar time;
void main()
{
TMOD=0x01;//定時(shí)器0工作方式1
TH0=0xff;//(65536-10)/256;//賦初值定時(shí)
TL0=0xf7;//(65536-10)%256;//0.01ms
EA=1;//開總中斷
ET0=1;//開定時(shí)器0中斷
TR0=1;//啟動(dòng)定時(shí)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;//賦初值時(shí)，關(guān)閉定時(shí)器
TH0=0xff;//(65536-10)/256;//賦初值定時(shí)
TL0=0xf7;//(65536-10)%256;//0.01ms
TR0=1;//打開定時(shí)器
time++;
if(time>=100) time=0;//1khz
PWM2=0;
PWM4=0;
if(time<=75) PWM1=1;
else PWM1=0;
if(time<=80) PWM3=1;
else PWM3=0;
PWM6=0;
PWM8=0;
if(time<=50) PWM5=1;
else PWM5=0;
if(time<=50) PWM7=1;
else PWM7=0;
}