機(jī)器人教程1：如何利用51單片機(jī)輸出PWM波

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來控制頻率，定時(shí)器T1來控制占空比。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)，有三條重要的語句:1、當(dāng)time>=100時(shí)，time清零(此語句保證頻率為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

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

#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)閕f(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，可以通過按鍵控制正反轉(zhuǎn)*/

/*****************************************************************/

#include

#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--);

}