【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 安排。在本設(shè)計(jì)中采用PWM方式進(jìn)行調(diào)速，選用L298N來(lái)驅(qū)動(dòng)2個(gè)直流減速電機(jī)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制。PWM調(diào)速控制的基本原理是按一個(gè)固定頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)接通和斷開(kāi)的時(shí)間比（占空比）來(lái)改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”，從而改變平均電壓，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。脈沖寬度越大即占空比越大，提供給電機(jī)的平均電壓越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速就高。反之脈沖寬度越小，則占空比越越小。提供給電機(jī)的平均電壓越小，電機(jī)轉(zhuǎn)速就低。在脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電機(jī)通電時(shí)其速度增加，電機(jī)斷電時(shí)其速度減低。只要按照一定的規(guī)律改變通、斷電的時(shí)間，即可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速[6]。在本設(shè)計(jì)中使用16位定時(shí)器3產(chǎn)生兩路PWM波（PE4控制A電機(jī)，PE5控制B電機(jī)），PWM頻率為500Hz。PWM分辨率位數(shù)為12位。圖29 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 motor drive circuitL298N是一款能承受高壓大電流的全橋型電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，各引腳功能如25表所示：表25 L298N引腳功能表 table of pin function for L298N 引腳編號(hào)名稱功能1電流傳感器A在該引腳和地之間接小阻值電阻可用來(lái)檢測(cè)電流2輸出引腳1內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器A的輸出端1，接電機(jī)A3輸出引腳2內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器A的輸出端2，接電機(jī)A4電機(jī)電源端電機(jī)供電輸入端5輸入引腳1內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器A的邏輯控制輸入端16使能端A內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器A的使能端7輸入引腳2內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器A的邏輯控制輸入端28邏輯地邏輯地9邏輯電源端邏輯控制電路的電源輸入端10輸入引腳3內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器B的邏輯控制輸入端111使能端B內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器B的使能端12輸入引腳4內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器B的邏輯控制輸入端213輸出引腳3內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器B的輸出端1，接電機(jī)B14輸出引腳4內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器B的輸出端2，接電機(jī)B15電流傳感器B在該引腳和地之間接小阻值電阻可用來(lái)檢測(cè)電流表26 L298N邏輯控制表 logic control table of L298N 輸入信號(hào)電機(jī)運(yùn)動(dòng)方式使能端A/B輸入引腳1/3輸入引腳2/4110前進(jìn)101后退111緊急停車100緊急停車0xx自由轉(zhuǎn)動(dòng) 16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器31）16位的T/C可以實(shí)現(xiàn)精確的程序定時(shí)、波形產(chǎn)生和信號(hào)測(cè)量。其主要特點(diǎn)如下：真正的16位設(shè)計(jì)（即允許16位的PWM）；3個(gè)獨(dú)立的輸出比較單元；雙緩沖的輸出比較寄存器；一個(gè)輸入比較單元；輸入捕捉噪聲抑制器；比較匹配發(fā)生時(shí)清除寄存器（自動(dòng)重載）；無(wú)毛刺的相位修正PWM；可變的PWM周期；頻率發(fā)生器；外部事件計(jì)數(shù)器；5個(gè)獨(dú)立的中斷源（TOVOCF3A、OCF3B、OCF3C和ICF3）。2）16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器3寄存器主要有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TCNT輸出比較寄存器OCR3A/B/C與輸入捕捉寄存器ICR3 均為16位寄存器。T/C控制寄存器TCCR3A/B/C為8位寄存器。信號(hào)在中斷標(biāo)志寄存器TIFR與擴(kuò)展定時(shí)中斷標(biāo)志寄存器ETIFR都有反映。所有中斷都可以由中斷屏蔽寄存器TIMSK及擴(kuò)展定時(shí)中斷屏蔽寄存器ETIMSK控制。T/C可由內(nèi)部時(shí)鐘通過(guò)預(yù)分頻器驅(qū)動(dòng)，沒(méi)有選擇時(shí)鐘源時(shí)T/C處于停止?fàn)顟B(tài)。雙緩沖輸出比較寄存器OCR3A/B/C一直與T/C的值做比較。波形發(fā)生器用比較結(jié)果產(chǎn)生PWM或在輸出比較引腳OC3A/B/C輸出可變頻率的信號(hào)。比較匹配結(jié)果還可置位比較匹配標(biāo)志OCF3A/B/C，用來(lái)產(chǎn)生輸出比較中斷請(qǐng)求。在某些操作模式下，TOP值或T/C的最大值可由OCR3A寄存器、ICR3寄存器，或一些固定數(shù)據(jù)來(lái)定義。當(dāng)需要一個(gè)固定的TOP值時(shí)可以使用ICR3寄存器，從而釋放OCR3A來(lái)用作PWM的輸出。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘源：T/C時(shí)鐘源可以來(lái)自內(nèi)部，也可來(lái)自外部，由位于T/C控制寄存器B（TCCR3B）的時(shí)鐘選擇位（CS32:0）決定。3）相位修正PWM模式相位修正PWM模式（WGM33:0 = 10或11）為用戶提供了一個(gè)獲得高精度的、相位準(zhǔn)確的PWM波形的方法。與相位和頻率修正模式類似，此模式基于雙斜坡操作。計(jì)時(shí)器重復(fù)地從BOTTOM計(jì)到TOP，然后又從TOP倒退回到BOTTOM。在一般的比較輸出模式下，當(dāng)計(jì)時(shí)器往TOP計(jì)數(shù)時(shí)若TCNT3與OCR3x（x為A、B、C）匹配，OC3x（x為A、B、C）將清零為低電平；而在計(jì)時(shí)器往BOTTOM計(jì)數(shù)時(shí)若TCNT3與OCR3x（x為A、B、C）匹配，OC3x將置位為高電平。工作于反向比較輸出時(shí)則正好相反。與單斜坡操作相比，雙斜坡操作可獲得的最大頻率要小。但其對(duì)稱特性十分適合于電機(jī)控制。相位修正PWM模式的PWM分辨率固定為9或10位，或由ICR3或OCR3A定義。最小分辨率為2比特（ICR3或OCR3A設(shè)為0x0003），最大分辨率為16位（ICR3或OCR3A設(shè)為MAX）。PWM分辨率位數(shù)可用下式計(jì)算： （21） 工作于相位修正PWM模式時(shí)，計(jì)數(shù)器的數(shù)值一直累加到固定值0x00FF、0x01FF、0x03FF（WGM33:0=2或3）、ICR3（WGM33:0 =10）或OCR3A（WGM33:0 = 11），然后改變計(jì)數(shù)方向。工作于相位修正PWM模式時(shí)，比較單元可以在OC3x引腳輸出PWM波形。設(shè)置COM3x1:0為2可以產(chǎn)生普通的PWM，設(shè)置COMnx1:0為3可以產(chǎn)生反向PWM。要真正從物理引腳上輸出信號(hào)還必須將OC3x的數(shù)據(jù)方向DDR_OC3x設(shè)置為輸出。OCR3x和TCNT3比較匹配發(fā)生時(shí)OC3x寄存器將產(chǎn)生相應(yīng)的清零或置位操作，從而產(chǎn)生PWM波形。工作于相位修正模式時(shí)PWM頻率公式： （22）變量N表示預(yù)分頻因子（6256或1024）。4）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器3控制寄存器TCCR3A表27定時(shí)器/計(jì)數(shù)器3控制寄存器TCCR3A timer/counter 3 control register TCCR3ACOM3A1COM3A0COM3B1COM3B0COM3C1COM3C0WGM31WGM30Bit 7:6COM3A1:0：通道A的比較輸出模式Bit 5:4COM3B1:0：通道B的比較輸出模式Bit 3:2COM3C1:0：通道C的比較輸出模式COM3A1:0、COM3B1:0與COM3C1:0分別控制OC3A、OC3B與OC3C的狀態(tài)。如果COM3A1:0（COM3B1:0或COM3C1:0）的一位或兩位被寫(xiě)入“1”，OC3A（OC3B或OC3C）輸出功能將取代I/O端口功能。此時(shí)OC3A（OC3B或OC3C）相應(yīng)的輸出引腳數(shù)據(jù)方向控制必須置位以使能輸出驅(qū)動(dòng)器。OC3A（OC3B或OC3C）與物理引腳相連時(shí)，COM3x1:0的功能由WGM33:0的設(shè)置決定。表28 比較輸出模式，非PWM pare output mode, nonPWMCOM3A1/COM3B1/COM3C1COM3A0/COM3B0/COM3C0說(shuō)明00普通端口操作，OC3A/OC3B/OC3C未連接01比較匹配時(shí)，OC3A/OC3B/OC3C電平取反10比較匹配時(shí)清零，OC3A/OC3B/OC3C(輸出低電平)11比較匹配時(shí)置位，OC3A/OC3B/OC3C(輸出高電平)表29 比較輸出模式，快速PWM pare output mode, fast PWMCOM3A1/COM3B1/COM3C1COM3A0/COM3B0/COM3C0說(shuō)明00普通端口操作，OC3A/OC3B/OC3C未連接01WGM33=0：普通端口操作，OC3A/OC3B/OC3C未連接WGM33=1：比較匹配時(shí)OC3A電平取反，OC3B/OC3C 保留10比較匹配時(shí)清零OC3A/OC3B/OC3C，在TOP時(shí)置位OC3A/OC3B/OC3C11比較匹配時(shí)置位OC3A/OC3B/OC3C，在TOP時(shí)清零OC3A/OC3B/OC3C表210 比較輸出模式，相位修正及相頻修正PWM模式 pare output mode, phase correct and phase and frequency correct PWMCOM3A1/COM3B1/COM3C1COM3A0/COM3B0/COM3C0說(shuō)明00普通端口操作，OC3A/OC3B/OC3C未連接01WGM33=0：普通端口操作，OC3A/OC3B/OC3C未連接WGM33=1：比較匹配時(shí)OC3A電平取反，OC3B/OC3C 保留10升序記數(shù)時(shí)比較匹配將清零OC3A/OC3B/OC3C，降序記數(shù)時(shí)比較匹配將置位OC3A/OC3B/OC3C 11升序記數(shù)時(shí)比較匹配將置位OC3A/OC3B/OC3C，降序記數(shù)時(shí)比較匹配將清零OC3A/OC3B/OC3CBit 1:0WGM31:0：波形發(fā)生模式這兩位與位于TCCR3B寄存器的WGM33:2相結(jié)合，用于控制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)序列。T/C支持的工作模式有：普通模式（計(jì)數(shù)器），比較匹配時(shí)清零定時(shí)器（CTC）模式，及三種脈寬調(diào)制（PWM）模式。表211 波形產(chǎn)生模式的位描述 waveform generation mode bit description模式WGM33WGM32WGM31WGM30定時(shí)/計(jì)器工作模式TOPOCR3x更新時(shí)刻TOV3置位時(shí)刻00000普通模式0XFFFF立即更新MAX100018位相位修正PWM0X00FFTOPBOTTOM200109位相位修正PWM0X01FFTOPBOTTOM3001110位相位修正PWM0X03FFTOPBOTTOM40100CTCOCR3A立即更新MAX501018位快速PWM0X00FFTOPTOP601109位快速PWM0X01FFTOPTOP7011110位快速PWM0X03FFTOPTOP81000相位與頻率修正PWMICR3ABOTTOMBOTTOM91001相位與頻率修正PWMOCR3ABOTTOMBOTTOM101010相位修正PWMICR3TOPBOTTOM111011相位修正PWMOCR3ATOPBOTTOM121100CTCICR3立即更新MAX131101保留141110快速PWMICR3TOPTOP151111快速PWMOCR3ATOPTOP表212 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器3控制寄存器TCCR3B timer/counter 3 control register TCCR3BICNC3ICES3WGM33WGM32CS32CS31CS30Bit7ICNC3：輸入捕捉噪聲抑制器置位ICNC3將使能輸入捕捉噪聲抑制功能。此時(shí)外部引腳ICP3的輸入被濾波。其作用是從ICP3引腳連續(xù)進(jìn)行4次采樣。如果4個(gè)采樣值都相等，那么信號(hào)送入邊沿檢測(cè)器。因此使能該功能使得輸入捕捉被延遲了4個(gè)時(shí)鐘周期。Bit 6ICES3：輸入捕捉觸發(fā)沿選擇該位選擇使用ICP3上的哪個(gè)邊沿觸發(fā)捕獲事件。ICES3為“0”選擇的是下降沿觸發(fā)輸入捕捉；ICES3為“1”選擇的是邏輯電平的上升沿觸發(fā)輸入捕捉。按照ICES3的設(shè)置捕獲到一個(gè)事件后，計(jì)數(shù)器的數(shù)值被復(fù)制到ICR3寄存器。捕獲事件還會(huì)置為ICF3。如果此時(shí)中斷使能，輸入捕捉事件即被觸發(fā)。當(dāng)ICR3用作TOP值時(shí)，ICP3與輸入捕捉功能脫開(kāi)，從而輸入捕捉功能被禁用。Bit 5：保留位Bit 4:3WGM33:2：波形發(fā)生模式Bit 2:0CS32:0：時(shí)鐘選擇表213 時(shí)鐘選擇位描述 clock select bit descriptionCS32CS31CS30說(shuō)明000無(wú)時(shí)鐘源（T/C停止）001clk/1（無(wú)預(yù)分頻）010clk/8（來(lái)自預(yù)分頻器）011clk/64（來(lái)自預(yù)分頻器）100clk/256（來(lái)自預(yù)分頻器）101clk/1024（來(lái)自預(yù)分頻器）110外部T3引腳，下降沿驅(qū)動(dòng)111外部T3引腳，上升沿驅(qū)動(dòng)表214定時(shí)器/計(jì)數(shù)器3數(shù)據(jù)寄存器TC3T3H和TC3T3L timer/counter 3 TC3T3H and TC3T3LTCNT3[15:8]TCNT3[7:0]TCNT3H與TCNT3L組成了T/C3的數(shù)據(jù)寄存器TCNT3，通過(guò)它們可以直接對(duì)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器單元的16位計(jì)數(shù)器進(jìn)行讀寫(xiě)訪問(wèn)。表215 擴(kuò)展的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷屏蔽寄存器ETIMSK extended timer/counter interrupt mask register ETIMSKTICIE3OCIEAOCIE3BTOIE3OCIE3COCIE1CBit 5TICIE3：T/C3輸入捕捉中斷使能當(dāng)該位被設(shè)為“1”，且狀態(tài)寄存器中的I位被設(shè)為“1”時(shí)