单片机输出pwm波是如何控制直流电机转速的

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，并与威廉希尔官方网站 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 《reg52.h》
***it 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 《reg52.h》
***it 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：

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#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。