脈沖寬度調(diào)制電路的制作

步驟1：說明

這個(gè)世界上的每個(gè)人都有一些慣性。每次通電時(shí)，電動(dòng)機(jī)都會旋轉(zhuǎn)。一旦關(guān)閉電源，它將趨于停止。但是它不會立即停止，需要一些時(shí)間。但是在它完全停止之前，它再次通電！因此，它開始運(yùn)動(dòng)。但是即使到現(xiàn)在，也要花一些時(shí)間才能達(dá)到最大速度。但是在它發(fā)生之前，它已經(jīng)關(guān)閉電源，依此類推。因此，此動(dòng)作的整體效果是電動(dòng)機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)速較低。

脈沖寬度調(diào)制（PWM）是一種相對較新的功率切換技術(shù)，用于在完全打開和完全關(guān)閉水平。通常，數(shù)字脈沖具有相同的開啟和關(guān)閉時(shí)間周期，但是在某些情況下，我們需要數(shù)字脈沖具有更多/更少的開啟時(shí)間/關(guān)閉時(shí)間。在PWM技術(shù)中，我們創(chuàng)建具有不相等數(shù)量的導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)的數(shù)字脈沖，以獲得所需的中間電壓值。

占空比由一個(gè)完整數(shù)字脈沖中高電壓持續(xù)時(shí)間的百分比定義?？梢酝ㄟ^以下方式計(jì)算：

占空比的百分比= T/T（周期）x 100

讓我們提出問題陳述。我們需要生成一個(gè)占空比為45％的50 Hz PWM信號。

頻率 = 50 Hz

時(shí)間段，T = T（on）+ T（off）= 1/50 = 0.02 s = 20 ms

占空比 = 45％

因此，根據(jù)上述方程式求解，我們得到

T（on）= 9毫秒

T（off ）= 11毫秒

步驟2：AVR計(jì)時(shí)器-PWM模式

制作PWM時(shí)，AVR包含單獨(dú)的硬件！通過使用它，CPU指示硬件產(chǎn)生特定占空比的PWM。 ATmega328具有6個(gè)PWM輸出，其中2個(gè)位于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（8位）上，2個(gè)位于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（16位）上，2個(gè)位于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2（8位）上。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0是ATmega328上最簡單的PWM器件。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0可以在三種模式下運(yùn)行：

快速PWM

相位和頻率校正PWM

相位校正PWM

每個(gè)這些模式可以反轉(zhuǎn)也可以不反轉(zhuǎn)。

在PWM模式下初始化Timer0：

TCCR0A | =（1 《-設(shè)置WGM：快速PWM

TCCR0A | =（1 《-設(shè)置比較輸出模式A ，B

TCCR0B | =（1 《-使用預(yù)分頻器= 256設(shè)置計(jì)時(shí)器

：光強(qiáng)度測量-ADC和LDR。

Light依存電阻器（LDR）是一種傳感器，當(dāng)光落在其表面變化時(shí)會改變其電阻。

LDR由半導(dǎo)體材料制成，以使其具有光敏特性。這些LDR或光電電阻的工作原理是“光電導(dǎo)”?，F(xiàn)在，該原理說的是，每當(dāng)光落在LDR的表面上時(shí)（在這種情況下），元件的電導(dǎo)就會增加，換句話說，當(dāng)光落在LDR的表面時(shí)，LDR的電阻會減小。由于它是表面上使用的半導(dǎo)體材料的特性，因此實(shí)現(xiàn)了LDR電阻降低的特性。 LDR通常用于檢測光的存在或測量光的強(qiáng)度。

要將外部連續(xù)信息（模擬信息）傳輸?shù)綌?shù)字/計(jì)算系統(tǒng)中，必須將其轉(zhuǎn)換為整數(shù)（數(shù)字）。 ）值。此類轉(zhuǎn)換由模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）進(jìn)行。將模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的過程稱為模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換。簡而言之，模擬信號是我們周圍的真實(shí)世界信號，如聲音和光。

數(shù)字信號是數(shù)字或數(shù)字格式的模擬等效項(xiàng)，微控制器等數(shù)字系統(tǒng)已經(jīng)很好地理解了。 ADC是一種可測量模擬信號并產(chǎn)生相同信號的數(shù)字等效信號的硬件。 AVR微控制器具有內(nèi)置的ADC功能，可將模擬電壓轉(zhuǎn)換為整數(shù)。 AVR將其轉(zhuǎn)換為0到1023范圍內(nèi)的10位數(shù)字。

我們使用帶有LDR的分壓器電路的電壓電平進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，以測量光強(qiáng)度。

初始化ADC：

TADCSRA | =（1 《-啟用ADC

ADCSRA | =（1 《-設(shè)置ADC預(yù)分頻器= 128

ADMUX =（1 《-設(shè)置參考電壓= AVCC; -設(shè)置輸入通道= ADC0

觀看視頻，并詳細(xì)介紹ADC AVR微控制器：AVR微控制器。光強(qiáng)度測量。 ADC和LDR

第4步：控制器直流電動(dòng)機(jī)和雙H橋電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器模塊-L298N

我們使用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器是因?yàn)槲⒖刂破魍ǔ２荒芴峁┎怀^100毫安的電流。微控制器很聰明，但功能不強(qiáng)。該模塊將為微控制器增加一些動(dòng)力，以驅(qū)動(dòng)大功率直流電動(dòng)機(jī)。它可以同時(shí)控制2個(gè)直流電機(jī)，每個(gè)電機(jī)最多2安培，或者一個(gè)步進(jìn)電機(jī)。我們可以使用PWM及其電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向來控制速度。此外，它還用于驅(qū)動(dòng)LED膠帶的亮度。

引腳說明：

OUT1 和 OUT2 端口，用于連接直流電動(dòng)機(jī)。 OUT3 和 OUT4 用于連接 LED膠帶。

ENA 和 ENB 是啟用引腳：通過將 ENA 連接到高電平（+ 5V），可以啟用端口 OUT1 和 OUT2 。

如果將 ENA 引腳連接到低電平（GND），則會禁用 OUT1 和 OUT2 。同樣，對于 ENB 和 OUT3 和 OUT4 。

IN1 到 IN4 是將連接到AVR的輸入引腳。

如果 IN1 -高（+ 5V）， IN2 -低（GND），則 OUT1 變高，并且 OUT2 變低，因此我們可以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

如果 IN3 -高（+ 5V）， IN4 -低（ GND）， OUT4 變高而 OUT3 變低，因此LED膠帶燈亮。

如果要反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)只是反轉(zhuǎn) IN1 和 IN2 極性，對于 IN3 和 IN4 也是如此。

將 PWM 信號應(yīng)用于 ENA 和 ENB ，您可以控制兩個(gè)不同輸出端口上的電動(dòng)機(jī)速度。

板可以接受從 7V 到 12V 的標(biāo)稱值。

跳線：共有三個(gè)跳線引腳； 跳線1 ：如果您的電動(dòng)機(jī)需要超過 12V 的電源，則必須斷開跳線1 并施加所需的電壓（最大 35V ）在 12V 終端上。帶上另一個(gè) 5V 電源，并在 5V 端子上輸入。是的，如果您需要施加超過 12V 的電壓（移除了 Jumper 1 時(shí)），則必須輸入 5V 。

5V 輸入用于 IC 的正常運(yùn)行，因?yàn)樾断绿€將禁用內(nèi)置的 5V 穩(wěn)壓器并防止更高的輸入來自 12V 端子的電壓。

如果您的電源介于 7V 至 12V之間，則 5V 端子用作輸出。 ，如果您施加的電壓大于 12V ，則用作輸入

，并且跳線被移除。

跳線2和跳線3：您必須移除這兩個(gè)跳線，而必須輸入來自微控制器的啟用和禁用信號，大多數(shù)用戶更喜歡移除這兩個(gè)跳線并施加來自微控制器的信號。

如果您將這兩個(gè)跳線保留為 OUT1 至 OUT4 將始終處于啟用狀態(tài)。記住 OUT1 和 OUT2 的 ENA 跳線。 OUT3 和 OUT4 的 ENB 跳線。

步驟5：用C語言編寫程序代碼。將HEX文件上傳到微控制器閃存中

使用集成開發(fā)平臺-Atmel Studio以C代碼編寫和構(gòu)建AVR微控制器應(yīng)用程序。

#ifndef F_CPU

#define F_CPU 16000000UL // telling controller crystal frequency （16 MHz AVR ATMega328P）

#endif

#include //header to enable data flow control over pins. Defines pins， ports， etc.

#include //header to enable delay function in program

#define BUTTON1 2 // button switch connected to port B pin 2

#define DEBOUNCE_TIME 25 // time to wait while “de-bouncing” button

#define LOCK_INPUT_TIME 300 // time to wait after a button press

// Timer0， PWM Initialization

void timer0_init（）

{

// set up timer OC0A，OC0B pin in toggle mode and CTC mode

TCCR0A |= （1 《《 COM0A1）|（1 《《 COM0B1）|（1 《《 WGM00）|（1 《《 WGM01）;

// set up timer with prescaler = 256

TCCR0B |= （1 《《 CS02）;

// initialize counter

TCNT0 = 0;

// initialize compare value

OCR0A = 0;

}

// ADC Initialization

void ADC_init（）

{

// Enable ADC， sampling freq=osc_freq/128 set prescaler to max value， 128

ADCSRA |= （1《

ADMUX = （1《// Select Voltage Reference （AVCC）

// Button switch status

unsigned char button_state（）

{

/* the button is pressed when BUTTON1 bit is clear */

if （！（PINB & （1《

{

_delay_ms（DEBOUNCE_TIME）;

if （?。≒INB & （1《

}

return 0;

}

// Ports Initialization

void port_init（）

{

DDRB =0b00011011; //PB0-IN1， PB1-IN2，PB3-IN3， PB4-IN4， PB2 - BUTTON SWITCH DIRECT

PORTB=0b00010110;

DDRD =0b01100000; //PD5-ENB （OC0B）， PD6-ENA （OC0A）

PORTD=0b00000000;

DDRC =0b00000000; // PC0-ADC

PORTC=0b00000000; // Set all pins of PORTC low which turns it off.

}

// This function reads the value of the analog to digital convert.

uint16_t get_LightLevel（）

{

_delay_ms（10）; // Wait for some time for the channel to get selected

ADCSRA |= （1《 // Start the ADC conversion by setting ADSC bit. Write 1 to ADSC

while（ADCSRA & （1《// Wait for conversion to complete

// ADSC becomes 0 again till then， run loop continuously

_delay_ms（10）;

return（ADC）; // Return the 10-bit result

}

// This function Re-maps a number from one range （0-1023） to another （0-100）。

uint32_t map（uint32_t x， uint32_t in_min， uint32_t in_max， uint32_t out_min， uint32_t out_max）

{

return （x - in_min） * （out_max - out_min） / （in_max - in_min） + out_min;

}

int main（void）

{

uint16_t i1=0;

port_init（）;

timer0_init（）;

ADC_init（）; // initialization ADC

while （1）

{

i1=map（get_LightLevel（），0，1023，0，100）;

OCR0A=i1; // Set output compare register channel A

OCR0B=100-i1; // Set output compare register channel B （inverted）

if （button_state（）） // If the button is pressed， toggle the LED‘s state and delay for 300ms （#define LOCK_INPUT_TIME）

{

PORTB ^= （1《《0）; // toggling the current state of the pin IN1.

PORTB ^= （1《《1）; // toggling the current state of the pin IN2. Reverse the rotational direction of the motor

PORTB ^= （1《《3）; // toggling the current state of the pin IN3.

PORTB ^= （1《《4）; // toggling the current state of the pin IN4. LED Tape is turn off/on.

_delay_ms（LOCK_INPUT_TIME）;

}

};

return （0）;

}

編程完成了。接下來，將項(xiàng)目代碼構(gòu)建并編譯到十六進(jìn)制文件中。

將HEX文件上傳到微控制器閃存中：

在DOS提示符窗口中鍵入以下命令：

avrdude –c ［程序員名稱］ –p m328p –u –U flash：w：［您的十六進(jìn)制文件的名稱］

在我的情況下是：

avrdude –c ISPProgv1 –p m328p –u –U flash：w：PWM.hex

此命令將十六進(jìn)制文件寫入微控制器的內(nèi)存。觀看視頻，詳細(xì)介紹微控制器閃存的刻錄：微控制器閃存的刻錄。..

好！現(xiàn)在，微控制器按照我們程序的指令工作。讓我們檢查一下！

步驟6：電路

根據(jù)原理圖連接組件

插入電源，并且可以正常工作！