【正文】 211 波形產(chǎn)生模式的位描述 waveform generation mode bit description模式WGM33WGM32WGM31WGM30定時/計器工作模式TOPOCR3x更新時刻TOV3置位時刻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 定時器/計數(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。表28 比較輸出模式，非PWM pare output mode, nonPWMCOM3A1/COM3B1/COM3C1COM3A0/COM3B0/COM3C0說明00普通端口操作，OC3A/OC3B/OC3C未連接01比較匹配時，OC3A/OC3B/OC3C電平取反10比較匹配時清零，OC3A/OC3B/OC3C(輸出低電平)11比較匹配時置位，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OC3A電平取反，OC3B/OC3C 保留10比較匹配時清零OC3A/OC3B/OC3C，在TOP時置位OC3A/OC3B/OC3C11比較匹配時置位OC3A/OC3B/OC3C，在TOP時清零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OC3A電平取反，OC3B/OC3C 保留10升序記數(shù)時比較匹配將清零OC3A/OC3B/OC3C，降序記數(shù)時比較匹配將置位OC3A/OC3B/OC3C 11升序記數(shù)時比較匹配將置位OC3A/OC3B/OC3C，降序記數(shù)時比較匹配將清零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相結合，用于控制計數(shù)器的計數(shù)序列。此時OC3A（OC3B或OC3C）相應的輸出引腳數(shù)據(jù)方向控制必須置位以使能輸出驅動器。4）定時器/計數(shù)器3控制寄存器TCCR3A表27定時器/計數(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)。OCR3x和TCNT3比較匹配發(fā)生時OC3x寄存器將產(chǎn)生相應的清零或置位操作，從而產(chǎn)生PWM波形。設置COM3x1:0為2可以產(chǎn)生普通的PWM，設置COMnx1:0為3可以產(chǎn)生反向PWM。PWM分辨率位數(shù)可用下式計算： （21） 工作于相位修正PWM模式時，計數(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），然后改變計數(shù)方向。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。與單斜坡操作相比，雙斜坡操作可獲得的最大頻率要小。在一般的比較輸出模式下，當計時器往TOP計數(shù)時若TCNT3與OCR3x（x為A、B、C）匹配，OC3x（x為A、B、C）將清零為低電平；而在計時器往BOTTOM計數(shù)時若TCNT3與OCR3x（x為A、B、C）匹配，OC3x將置位為高電平。與相位和頻率修正模式類似，此模式基于雙斜坡操作。定時器/計數(shù)器的時鐘源：T/C時鐘源可以來自內(nèi)部，也可來自外部，由位于T/C控制寄存器B（TCCR3B）的時鐘選擇位（CS32:0）決定。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)來定義。波形發(fā)生器用比較結果產(chǎn)生PWM或在輸出比較引腳OC3A/B/C輸出可變頻率的信號。T/C可由內(nèi)部時鐘通過預分頻器驅動，沒有選擇時鐘源時T/C處于停止狀態(tài)。信號在中斷標志寄存器TIFR與擴展定時中斷標志寄存器ETIFR都有反映。2）16位定時器/計數(shù)器3寄存器主要有定時器/計數(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。圖29 電機驅動電路 motor drive circuitL298N是一款能承受高壓大電流的全橋型電機驅動器，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檢測電流2輸出引腳1內(nèi)置驅動器A的輸出端1，接電機A3輸出引腳2內(nèi)置驅動器A的輸出端2，接電機A4電機電源端電機供電輸入端5輸入引腳1內(nèi)置驅動器A的邏輯控制輸入端16使能端A內(nèi)置驅動器A的使能端7輸入引腳2內(nèi)置驅動器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)置驅動器B的邏輯控制輸入端111使能端B內(nèi)置驅動器B的使能端12輸入引腳4內(nèi)置驅動器B的邏輯控制輸入端213輸出引腳3內(nèi)置驅動器B的輸出端1，接電機B14輸出引腳4內(nèi)置驅動器B的輸出端2，接電機B15電流傳感器B在該引腳和地之間接小阻值電阻可用來檢測電流表26 L298N邏輯控制表 logic control table of L298N 輸入信號電機運動方式使能端A/B輸入引腳1/3輸入引腳2/4110前進101后退111緊急停車100緊急停車0xx自由轉動 16位定時器/計數(shù)器31）16位的T/C可以實現(xiàn)精確的程序定時、波形產(chǎn)生和信號測量。在本設計中使用16位定時器3產(chǎn)生兩路PWM波（PE4控制A電機，PE5控制B電機），PWM頻率為500Hz。在脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，當電機通電時其速度增加，電機斷電時其速度減低。反之脈沖寬度越小，則占空比越越小。PWM調(diào)速控制的基本原理是按一個固定頻率來接通和斷開電源，并根據(jù)需要改變一個周期內(nèi)接通和斷開的時間比（占空比）來改變直流電機電樞上電壓的“占空比”，從而改變平均電壓，控制電機的轉速。圖27 光電檢測電路 the circuit of photoelectric detection 圖28 傳感器檢測陣列 the array of sensors 表23 小車運動狀態(tài)表 table of motion state for car12345678對應狀態(tài)11xxxxxx未偏10000000未偏10100000微偏（下次再較）10010000微偏（下次再較）10001000左偏10101000左偏10011000左偏10000100右偏10100100右偏10010100右偏01000000未偏01100000右偏01010000左偏01001000微偏（下次再較）01101000右偏01011000左偏01000100微偏（下次再較）01100100右偏01010100左偏00101000微偏（下次再較）00111100未偏（過線）00100100右偏00011000左偏xxxxxx10大右偏xxxxxx01大左偏00100000上次檢測時4都沒亮為微偏，否則右偏00010000上次檢測時3都沒亮為微偏，否則左偏00001000上次檢測時5都沒亮為微偏，否則右偏00000100上次檢測時6都沒亮為微偏，否則左偏00000000保持上一次狀態(tài)表24小車運動偏差與校正方案 motion deviation and correction scheme for the car運動偏差類別解決方案左偏在一定時間內(nèi)，左輪轉的快些，右輪轉的慢些右偏在一定時間內(nèi)，右輪轉的快些，左輪轉的慢些大左偏右輪停轉，左輪旋轉直到1或3傳感器在黑線上大右偏左輪停轉，右輪旋轉直到1或4傳感器在黑線上 直流減速電機控制設計循跡小車采用2輪驅動以實現(xiàn)直線和曲線運動，在小車的運動過程中需要對2個主動輪的運動方式進行合理安排。8個檢測頭的排布為5個在前，3個在后，并用數(shù)字編號。傳感器的紅外發(fā)射二極管不斷發(fā)射紅外線，當發(fā)射出的紅外線沒有被反射回來或被反射回來但強度不夠大時，光敏三極管一直處于關斷狀態(tài)，此時模塊的輸出端為高電平；被檢測物體出現(xiàn)在檢測范圍內(nèi)時，紅外線被反射回來且強度足夠大，光敏三極管飽和，此時模塊的輸出端為低電平[5]。光電傳感器采用TCRT5000，光電檢測電路如圖27，紅外光電傳感器為TCRT5000。為了達到循跡小車對高精度實時定位的需求，定位系統(tǒng)需要檢測各種狀態(tài)信息。 光電檢測模塊循跡小車的傳感器系統(tǒng)采用大功率紅外傳感器。同時，齒輪箱不同的減速比可以提供不同的轉速和力矩。直流減速電機，即齒輪減速電機，是在普通直流電機的基礎上，加上配套齒輪減速箱。圖25 電源模塊 power module 循跡模塊系統(tǒng)結構 循跡模塊是由傳感器陣列檢測到小車的位置狀態(tài)，然后將相應的信息傳送給單片機，單片機通過判斷來控制左右電機工作，從而使得小車沿著黑線前進。在電路中串接一個IN4007。當用戶系統(tǒng)設計使芯片以ATmega128方式工作時，應首先將M103C的狀態(tài)配置為“1”。需要從新下載程序時，或芯片被加密鎖定后，或發(fā)現(xiàn)熔絲位配置不正確時，都必須先在編程狀態(tài)下使用芯片擦除命令，然后重新下載運行代碼和數(shù)據(jù)，修改和配置相關的熔絲位。在AVR的器件手冊中使用已編程（Programmed）