【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種PWM技術(shù)，其中包括：相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機(jī)PWM、SPWM法、線電壓控制PWM等，而在鎳氫電池智能充電器中采用的脈寬PWM法，它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作為PWM波形，通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化?？梢酝ㄟ^調(diào)整PWM的周期、PWM的占空比而達(dá)到控制充電電流的目的。模擬信號(hào)的值可以連續(xù)變化，其時(shí)間和幅度的分辨率都沒有限制。9V電池就是一種仿真器件，因?yàn)樗妮敵鲭妷翰⒉痪_地等于9V，而是隨時(shí)間發(fā)生變化，并可取任何實(shí)數(shù)值。與此類似，從電池吸收的電流也不限定在一組可能的取值范圍之內(nèi)。模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的區(qū)別在于后者的取值通常只能屬于預(yù)先確定的可能取值集合之內(nèi)，例如在{0V, 5V}這一集合中取值。模擬電壓和電流可直接用來進(jìn)行控制，如對(duì)汽車收音機(jī)的音量進(jìn)行控制。在簡(jiǎn)單的模擬收音機(jī)中，音量旋鈕被連接到一個(gè)可變電阻。擰動(dòng)旋鈕時(shí)，電阻值變大或變??；流經(jīng)這個(gè)電阻的電流也隨之增加或減少，從而改變了驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的電流值，使音量相應(yīng)變大或變小。與收音機(jī)一樣，模擬電路的輸出與輸入成線性比例。盡管模擬控制看起來可能直觀而簡(jiǎn)單，但它并不總是非常經(jīng)濟(jì)或可行的。其中一點(diǎn)就是，模擬電路容易隨時(shí)間漂移，因而難以調(diào)節(jié)。能夠解決這個(gè)問題的精密模擬電路可能非常龐大、笨重(如老式的家庭立體聲設(shè)備)和昂貴。模擬電路還有可能嚴(yán)重發(fā)熱，其功耗相對(duì)于工作組件兩端電壓與電流的乘積成正比。模擬電路還可能對(duì)噪聲很敏感，任何擾動(dòng)或噪聲都肯定會(huì)改變電流值的大小。 通過以數(shù)字符方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。此外，許多微控制器和DSP已經(jīng)在芯片上包含了PWM控制器，這使數(shù)字控制的實(shí)現(xiàn)變得更加容易了。脈沖寬度調(diào)制（PWM）是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。PWM信號(hào)仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開的時(shí)候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。多數(shù)負(fù)載(無論是電感性負(fù)載還是電容性負(fù)載)需要的調(diào)制頻率高于10Hz，通常調(diào)制頻率為1kHz到200kHz之間。 許多微控制器內(nèi)部都包含有PWM控制器。例如，Microchip公司的PIC16C67內(nèi)含兩個(gè)PWM控制器，每一個(gè)都可以選擇接通時(shí)間和周期。占空比是接通時(shí)間與周期之比，調(diào)制頻率為周期的倒數(shù)。執(zhí)行PWM操作之前，這種微處理器要求在軟件中完成以下工作： 設(shè)置提供調(diào)制方波的片上定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的周期 在PWM控制寄存器中設(shè)置接通時(shí)間 設(shè)置PWM輸出的方向，這個(gè)輸出是一個(gè)通用I/O管腳 啟動(dòng)定時(shí)器 使能PWM控制器本系統(tǒng)采用PWM來調(diào)節(jié)直流電機(jī)的速度。PWM是通過控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻率,從而改變負(fù)載兩端的電壓,進(jìn)而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。PWM可以應(yīng)用在許多方面,如電機(jī)調(diào)速、溫度控制、壓力控制等。在PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中,按一個(gè)固定的頻率來接通和斷開電源,并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”時(shí)間的長(zhǎng)短。通過改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小,從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此,PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。在脈沖作用下,當(dāng)電機(jī)通電時(shí),速度增加；電機(jī)斷電時(shí),速度逐漸減少。只要按一定規(guī)律,改變通、斷電的時(shí)間,即可讓電機(jī)轉(zhuǎn)速得到控制。 主函數(shù)程序設(shè)計(jì)對(duì)于小車的行駛，我這樣設(shè)想的，整個(gè)系統(tǒng)供上電之后，就不停的執(zhí)行掃描端口，當(dāng)此輸入口為低電平時(shí)，意味著小車的開關(guān)已經(jīng)按下，小車已經(jīng)發(fā)動(dòng)起來了，單片機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的子程序，否則就一直掃描。這樣比較貼合實(shí)際一些。同樣的,當(dāng)此輸入口為高電平時(shí)，小車停止行駛。前面第2章講到，L298N與單片機(jī)相連接的6個(gè)I/O口，in1~in4是輸出控制電機(jī)的端口，in5~in6是使能端，in5控制in1和in2，in6控制in3和in4，只有當(dāng)它們?yōu)楦唠娖綍r(shí)，in1~in4才輸出有效，那么要達(dá)到兩個(gè)電機(jī)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，就必須使in5~in6同時(shí)為高電平。對(duì)于小車停止，預(yù)想的是，當(dāng)開關(guān)按下時(shí)，小車開始行駛，計(jì)數(shù)器也開始計(jì)數(shù)，當(dāng)不再檢測(cè)到黑線的時(shí)候就停止，這樣，對(duì)于B部分的時(shí)間顯示來說，可以設(shè)定外部中斷，停止的時(shí)候定時(shí)器停止計(jì)數(shù)，在數(shù)碼管上就顯示當(dāng)前計(jì)數(shù)值，即為小車行駛的時(shí)間。 所以主函數(shù)可以這樣寫：Void mian(){In5=1。In6=1。 //L28N使能端，只有兩者都為高電平時(shí)，in1~in4輸入的高低電平才有效//While(kaiguan==0)//“發(fā)動(dòng)機(jī)鑰匙”//{Xunji()。//循跡程序//}}總體程序流程圖：結(jié)束停止NY是否檢測(cè)到黑線Y轉(zhuǎn)向子程序是否偏離黑線繼續(xù)直線前進(jìn)NYN開關(guān)是否按下啟動(dòng)小車開始 程序主體流程圖 尋跡子函數(shù)程序設(shè)計(jì)尋跡，顧名思義，就是單片機(jī)尋找準(zhǔn)確的路線，以達(dá)到精準(zhǔn)的行駛，本設(shè)計(jì)采用黑線行駛，三個(gè)TCRT5000紅外傳感器，、對(duì)于三個(gè)傳感器就有=8種狀態(tài)，根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況，在下表中給予統(tǒng)一編碼。 傳感器輸出信號(hào)編碼傳感器狀態(tài)（a、b、c）小車狀態(tài)000停止001右大拐彎010直線前進(jìn)011右小拐彎100左大拐彎101直線前進(jìn)（此狀態(tài)不可能出現(xiàn)）110左小拐彎111后退根據(jù)上表，得出尋跡子程序流程圖尋跡子程序傳感器輸出狀態(tài) 111110101100011010001000后退左小拐直向前左大拐右小拐直向前右大拐停止 跳出子程序 轉(zhuǎn)向子程序流程圖基于上面所述，尋跡程序可以這樣編寫。void xunji() { if((sensera==0)amp。amp。(senserb==0)amp。amp。(senserc==0)) stop()。//停止吧，因?yàn)闆]有黑線啦// else if((sensera==0)amp。amp。(senserb==0)amp。amp。(senserc==1)) PWMqianjin(7,3)。//小車即將向左偏離黑線，右大轉(zhuǎn)彎吧// else if((sensera==0)amp。amp。(senserb==1)amp。amp。(senserc==1)) PWMqianjin(6,4)。//小車較偏離左邊，希望右小轉(zhuǎn)彎// else if((sensera==1)amp。amp。(senserb==0)amp。amp。(senserc==0)) PWMqianjin(3,7)。 //小車即將向右偏離黑線，左大轉(zhuǎn)彎吧// else if((sensera==1)amp。amp。(senserb==1)amp。amp。(senserc==1)) houtui(5,5)。//小車可能橫跨在黑線上啦，此時(shí)后退吧，但是一般此種情況很難出現(xiàn)，早就被我扼殺在萌芽狀態(tài)啦// else if((sensera==1)amp。amp。(senserb==1)amp。amp。(senserc==0)) PWMqianjin(4,6)。 //小車較偏離右邊，希望左小轉(zhuǎn)彎// else PWMqianjin(5,5)。 //此刻，黑線被壓在小車的中央，全速前進(jìn)//} 調(diào)速子程序小車能穩(wěn)定行駛，轉(zhuǎn)彎是在所難免的，對(duì)于調(diào)速，采用P2^0~P2^3輸出不同占空比的方波，來控制小車兩個(gè)輪子的速度，對(duì)于轉(zhuǎn)彎的方案，有以下幾種。方案1：遇到轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，一個(gè)輪子降低速度，另外一個(gè)停止，優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)彎的時(shí)候一個(gè)輪子行駛，不需要考慮同時(shí)輸出不同占空比的方波的問題，這樣單片機(jī)控制簡(jiǎn)單一些，缺點(diǎn)則是，小車在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候一直有個(gè)電機(jī)會(huì)停止與啟動(dòng)，電機(jī)頻繁啟動(dòng)對(duì)電機(jī)壽命會(huì)有影響，另外小車行駛起來讓人感覺比較“沖”，就是轉(zhuǎn)彎過程中不細(xì)膩。方案2：遇到需要轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，將一個(gè)輪子的速度降低，另一個(gè)輪子速度提高，只要兩個(gè)輪子的占空比之差在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)，轉(zhuǎn)彎就合情合理啦。接下來就是要解決怎么樣使單片機(jī)兩個(gè)I/O口同時(shí)產(chǎn)生不同占空比的方波，根據(jù)自己此段時(shí)間的努力，1：采用定時(shí)器，開始就開啟定時(shí)，當(dāng)傳感器輸出口達(dá)到某一狀態(tài)時(shí)，給計(jì)數(shù)器裝在一定的數(shù)值，此數(shù)值代表不同的占空比，在定時(shí)器中斷程序里面取反。2：采用賦值延時(shí)，給驅(qū)動(dòng)芯片端口分別賦值，延時(shí)使相應(yīng)的端口輸出不同占空比的方波。綜合系統(tǒng)難易程度，本次選擇賦值延時(shí)方案產(chǎn)生兩個(gè)不同占空比的方波。所以調(diào)速子程序可以這樣編寫。void PWMqianjin(uchar x1,uchar x2)//前進(jìn)程序，x1,x2代表左右電機(jī)的占空比//{ uchar a,b,n=100。 in1=0。 in4=0。//左電機(jī)反轉(zhuǎn)，右電機(jī)正轉(zhuǎn)=前進(jìn)，意味著in1=in4=0,in2和in3輸出方波// while(n) {in2=1。 in3=0。 for(a=x1。a0。a)。 in2=0。 in3=1。 for(b=x2。b0。b)。 }}void houtui(uchar x1,uchar x2)//后退函數(shù)//{ uchar c,d,m=100。 in2=0。 in3=0。//左電機(jī)正轉(zhuǎn)，右電機(jī)反轉(zhuǎn)=后退，意味著in2=in3=0,in1和in4輸出方波// while(m) {in1=0。 in4=1。 for(c=x1。c0。c)。 in1=1。 in4=0。 for(d=x2。d0。d)。 }}void stop()//停車函數(shù)，采用軟件和硬件停車，“鑰匙”關(guān)跟檢測(cè)不到黑線的時(shí)候，就停車//{ in1=0。 in2=0。 in3=0。 in4=0。}5 整體調(diào)試 測(cè)試方法及儀器：測(cè)試儀器測(cè)試儀器暴扣數(shù)字萬用表，示波器，直流穩(wěn)壓電源等。測(cè)試方法數(shù)字萬用表主要用來測(cè)試分立元件的電阻、壓降、漏電流、截止/導(dǎo)通狀態(tài)等參數(shù)；示波器用于測(cè)試PWM輸出口的波形。直流穩(wěn)壓電源主要用來給系統(tǒng)提供精準(zhǔn)的電壓源。 此設(shè)計(jì)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)性實(shí)驗(yàn)。通過此設(shè)計(jì)可知在單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)過程應(yīng)注意以下事項(xiàng)。1）硬件的選擇。選擇適合設(shè)計(jì)目地的元器件是一個(gè)重要的方設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。不能以元器件是否是最高性能作為選擇元器件的標(biāo)準(zhǔn)。往往高性能器件的價(jià)格也是較高的。應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的需要選擇元器件，能夠滿足設(shè)計(jì)需要作為標(biāo)準(zhǔn)選擇元器件。2）因?yàn)閱纹瑱C(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是硬件和軟件相結(jié)合的設(shè)計(jì)，所以系統(tǒng)和硬件和軟件必須緊密配合，協(xié)調(diào)一致。應(yīng)不斷調(diào)整硬軟件設(shè)計(jì)，以提高系統(tǒng)工作效率。單片機(jī)的應(yīng)用如今已經(jīng)是在工業(yè)，電子等方面展示出了它的優(yōu)越性，利用單片機(jī)在設(shè)計(jì)電路逐漸成了趨勢(shì)，它與外圍電路再加上軟件程序就可以構(gòu)建任意的產(chǎn)品，使得本設(shè)計(jì)成為現(xiàn)實(shí)。隨著單片機(jī)的日益發(fā)展，它必將在未來顯示出更大的活力，為電子設(shè)計(jì)更多精彩。對(duì)于數(shù)字電壓表而言，功能將會(huì)越來越強(qiáng)大。我們?cè)谠O(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自身知識(shí)的不足，也發(fā)現(xiàn)我們必須具備專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)才能成功的設(shè)計(jì)出一件合格的東西。這次課程設(shè)計(jì)收獲很多，體會(huì)也很深刻，并且對(duì)我們所學(xué)的東西也產(chǎn)生了濃厚的興趣。在設(shè)計(jì)過程中，也學(xué)會(huì)了很多新的東西，如對(duì)一些初次使用的模塊的認(rèn)識(shí)與掌握。當(dāng)然最重要的是學(xué)到了關(guān)于基本電子設(shè)計(jì)的一些方法，同時(shí)也加深了對(duì)一些常用的電子元件的理解以及其基本用法的掌握。通過多次調(diào)試，發(fā)現(xiàn)小車