（十五）51单片机——呼吸灯与直流电机调速（PWM）

 

目录

学习目标

成果展示 

引言

代码

硬件知识

介绍

驱动电路

大功率器件直接驱动 

H桥驱动

PWM介绍

产生PWM

模型结构

波形 

代码 

总结 

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学习目标

        今天我们的学习目标就是实现一个简单的呼吸灯，之后再用PWM实现直流电机的调速功能，驱动我们的电机，制造一个可以调速的小电风扇。

成果展示 

呼吸灯

直流电机

引言

        首先，我们要解决一个问题，就是我们如何去调节LED灯的亮度？第一时间想到的肯定是调电压，只要电压低，亮度不久下来了吗？确实是这样的，但是在单片机中调节电压不现实，所以我们采用让灯亮一下，灭一会，我们通过控制供电的时间，来达到控制LED灯的亮度。其实PWM也是这样类似的思想，那我们从控制灯的亮度开始，来慢慢理解PWM的工作原理吧！

代码

#include 

sbit LED = P2^0;

void Delay(unsigned int t)
{
	while(t--);
}

void main(){
	unsigned int Time,i;
	while(1){
		for(Time = 0; Time < 100; Time++){//改变亮灭时间，由暗到亮
			for(i = 0; i < 20; i++){//计次延时
			LED = 0;//LED亮
			Delay(Time);	//延时Time
			LED = 1;//LED灭
			Delay(100 - Time);//延时100-Time
		}
	}
		
	for(Time = 100; Time > 0; Time--){//改变亮灭时间，由亮到暗
			for(i = 0; i < 20; i++){
			LED = 0;
			Delay(Time);
			LED = 1;
			Delay(100 - Time);
		}
	}
	}
}

        运行结果如上所示，起到了控制LED灯亮度的功能。 

硬件知识

介绍

• 直流电机是一种将电能转换为机械能的装置。一般的直流电机有两个电极，当电极正接时，电机正转，当电极反接时，电机反转
• 直流电机主要由永磁体（定子）、线圈（转子）和换向器组成
• 除直流电机外，常见的电机还有步进电机、舵机、无刷电机、空心杯电机等

驱动电路

大功率器件直接驱动 

        ULN2003D在我们之前介绍过，后面那个相当三极管，起到放大电路的作用，下面的二极管起到保护电路的作用，因为电机可能感应出来比较大电压，从而烧坏电路，

 

H桥驱动

        就是通过导通Q1、Q4形成正向电流或者Q2、Q3形成反向电流，但就是需要确保反向电流不会损坏电路。

 

PWM介绍

• PWM（Pulse Width Modulation）即脉冲宽度调制，在具有惯性的系统中，可以通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的模拟参量，常应用于电机控速、开关电源等领域
• PWM重要参数：

     频率 = 1 / TS            占空比 = TON / TS           精度 = 占空比变化步距

        其实就是通过不断给电压，不给电压，来调节频率，和之前的呼吸灯类似。 

 

产生PWM

模型结构

波形 

 

        其实核心原理还是一样的，只不过我们使用定时器来实现PWM。我们结合我们的代码来理解要好一点。 

代码 

#include "Nixie.h"
#include "Time0.h"

sbit Motor = P1^0;

unsigned char Counter,Compare;//计数值和比较值，用于输出PWM
unsigned char KeyNum,Speed;

void main(){
	Timer0_Init();
	Compare = 4;
	while(1){

		KeyNum = Key();
		if(KeyNum == 1){
			Speed++;
			Speed %= 4;
			if(Speed==0){Compare=0;}	//设置比较值，改变PWM占空比
			if(Speed==1){Compare=45;}
			if(Speed==2){Compare=70;}
			if(Speed==3){Compare=90;}
		}
		Nixie(1,Speed);
	}
}

void Timer0_Routine() interrupt 1
{
	static unsigned int T0Count;
	TL0 = 0xAD;		//设置定时初始值
	TH0 = 0xFF;
	Counter++;
	Counter%=90;
	if(Counter < Compare){
		Motor = 1;
	}else
	Motor = 0;
}

总结 

        总体来说本节知识不难，希望对大家有所帮助，如果有错误也希望能及时指出，谢谢大家。