机器人教程1：如何利用单片机输出PWM波

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。

    用一个定时器时（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--);

}

 

/************电机正反向控制**************/

void Motor_turn(void)

{

        if(key_turn==0)

        {

                delayxms(2);//此处时间不能太长，否者会的中断产生冲突

                if(key_turn==0)

                {

                flag=~flag;

                }

                while(!key_turn);

        }

}

 

/***********定时器0初始化***********/

void timer0_init(void)

{

        TMOD=0x01; //定时器0工作于方式1

        TH0=(65536-10)/256;

        TL0=(65536-10)%256;

        TR0=1;

        ET0=1;

        EA=1;

}

 

/**************定时0中断处理******************/

void timer0_int(void) interrupt 1

{

       

        TR0=0;//设置定时器初值期间，关闭定时器

        TH0=(65536-10)/256;

        TL0=(65536-10)%256;

        TR0=1;

       

        if(flag==1)//电机正转

        {

                PWM1=0;

                time++;

                if(time

                {

                PWM2=1;

                }

            else

            PWM2=0;

       

            if(time>=100)

            {

                time=0;

            }

        }

        else //电机反转

        {

               PWM2=0;

                time++;

            if(time

            {

                PWM1=1;

            }

            else

                PWM1=0;

           

            if(time>=100)

            {

                time=0;

            }

        }

}