尋跡小車資料

1、一、硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的組成主要有小車、信號(hào)采集模塊、核心控制模塊、供電模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，以下將分別介紹。1. 基礎(chǔ)小車市面上小車多種多樣，如有兩個(gè)電機(jī)的四驅(qū)小車：適合爬坡、走沙石路等，但是過彎容易卡死；后輪有兩個(gè)電機(jī)的三輪小車，過彎靈活但是重心不穩(wěn)；兩個(gè)電機(jī)的四輪后驅(qū)小車，過彎靈活且穩(wěn)定。結(jié)合了前面兩種車的優(yōu)勢(shì)，被我選用。2. 信號(hào)采集模塊選擇ST168光電對(duì)管（注：此為光電傳感器，市場(chǎng)價(jià)0.1元每個(gè)，且穩(wěn)定性好）來 制作路面檢測(cè)的傳感器模塊，見圖2，當(dāng)光電對(duì)管下方是深色的時(shí)候，由于深色吸收光線，接收管不受光照，因此不導(dǎo)通，A端輸出電壓為3.5V左右，被單片機(jī) 識(shí)別為邏輯“1”，同理，白色的時(shí)候接收

2、管導(dǎo)通，輸出電壓為0V左右，單片機(jī)識(shí)別為邏輯“0”。也可在信號(hào)輸出前連接一個(gè)比較器以便獲得更靈敏的輸出。 R1限制發(fā)射二極管的電流，發(fā)射管的電流和發(fā)射功率成正比，但受其極限輸入正向電流50mA的影響，用R1=150的電阻作為限流電阻，電源電壓為5V，測(cè)試發(fā)現(xiàn)發(fā)射功率完全能滿足檢測(cè)需要?？勺冸娮鑂2可限制接收電路的電流，一方面保護(hù)光電對(duì)管；另一方面可調(diào)節(jié)檢測(cè)電路的靈敏度。3. 核心控制模塊為了使系統(tǒng)更容易設(shè)計(jì)和增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，我們使用在電子器件市場(chǎng)上很方便購(gòu)買的MSP430系列的最小系統(tǒng)板（見圖3）。MSP430系列單片機(jī)是美國(guó)德州儀器（TI）1996年開始推向市場(chǎng)的一種16位超低功耗、具有精

3、簡(jiǎn)指令集（RISC）的混合信號(hào)處理器（Mixed Signal Processor）。MSP430單片機(jī)稱之為混合信號(hào)處理器，是由于其針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，將多個(gè)不同功能的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微處理器集成在一個(gè)芯片上，以提供“單片機(jī)”解決方案。該系列單片機(jī)多應(yīng)用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中。（注：此處考慮到貼片式單片機(jī)的工藝制作困難，因此考慮用80C51單片機(jī)，采用直插式焊接）4. 各模塊供電方案供電單元是9V直流電池組，根據(jù)各個(gè)模塊對(duì)電壓的不同需求通過穩(wěn)壓模塊分別為其供電。單片機(jī)系統(tǒng)、各模塊系統(tǒng)以及電機(jī)的工作電壓不同，我們需要使電壓滿足各自的要求。除單片機(jī)外其他模塊的工作電壓均為5V，可

4、用REG1117-5（輸 入3.812V，輸出5V）將9V電壓降為5V為這些模塊供電，MSP430系列單片機(jī)具有超低功耗特性，工作電壓僅為3.3V，故需要一塊 REG1117-3.3（輸入5V，輸出3.3V）為其供電。兩個(gè)穩(wěn)壓模塊電路相同，只是穩(wěn)壓芯片不同，再參見REG1117典型電路便可確定如圖4所示 的穩(wěn)壓電路。 5. 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用常用的H 橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L 2 9 8 N（L298N 是一種雙H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，其中每個(gè)H橋可以提供2A的電流，功率部分的供電電壓范圍是2.5-48v，邏輯部分5v供電，接受5vTTL電平。一般情況下，功率部分的電壓應(yīng)大于6V否則芯片可能不能正常工作。類型

5、 ： 半橋輸入類型 ： 非反相輸出數(shù) ：4電流-輸出/通道 ：2A電流-峰值輸出 ：3A電源電壓 ：4.5 V 46 V工作溫度 ：-25°C 130°C安裝類型 ： 通孔封裝/外殼 ：Multiwatt-15（垂直，彎曲和錯(cuò)列引線）供應(yīng)商設(shè)備封裝 ：15-Multiwatt包裝 ：管件器件型號(hào) L298N制造商 STMicroelectronics產(chǎn)品型號(hào) Motion Motor Control價(jià)格分析：L298N近期所報(bào)參考價(jià)區(qū)間為8元/pcs30元/pcs，量少零售參考價(jià)格為23元/pcs，1000pcs以上參考價(jià)格為18元/pcs。很快恢復(fù)平穩(wěn)價(jià)格8元/pcs30

6、元/pcs。） 驅(qū)動(dòng)小車電機(jī)， L 2 9 8 N 第9 腳為邏輯控制部分的電源（4.57V），第4腳為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源（此系統(tǒng)中為9V，最大為46V），第5、7、10、12腳輸入標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平，用來 控制內(nèi)部H橋的開和關(guān)，第6、11腳為使能控制端（我們將兩個(gè)使能端都接高電平，直接通過PWM波控制電機(jī)。若為低電平，驅(qū)動(dòng)橋路上的4個(gè)晶體管全部截 止，電動(dòng)機(jī)自由停止），第1、15腳用來連接電流檢測(cè)電阻（見圖5）。通過單片機(jī)產(chǎn)生PWM波來調(diào)整直流電機(jī)電樞繞組兩端的電壓控制轉(zhuǎn)速。脈沖寬度調(diào)制波由一列占空比不 同的矩形脈沖構(gòu)成， PWM波的占空比越大，輸出電壓越高，利用占空比的變化調(diào)整加在電機(jī)電樞繞組上

7、的電壓，改變電壓隨即改變電機(jī)電流，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖中C1與 C2，C3與C4分別并聯(lián)后接地起濾波作用，防止在開機(jī)的時(shí)候產(chǎn)生的沖擊電流損壞L298N。D1D8是常用1N4007二極管，可防止電機(jī)中電感產(chǎn)生 的反電勢(shì)擊穿L298N。根據(jù)L298N的輸入輸出關(guān)系，通過輸入PWM信號(hào)可以控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，輸入端IN1為PWM信號(hào)，輸入端IN2為低電平，電 機(jī)正轉(zhuǎn)；輸入端IN2為PWM信號(hào)，輸入端IN1為低電平，電機(jī)反轉(zhuǎn)。同理，IN3和IN4能共同控制另外一個(gè)電機(jī)。二、軟件設(shè)計(jì)為便于描述，此處將四只光電對(duì)管左到右分別編號(hào)為1、2、3、4。分為兩組置于車前，將黑色引導(dǎo)線“夾”在中間，內(nèi)側(cè)兩個(gè)光電對(duì)管

8、起主要的定位作用，優(yōu)勢(shì)在于外側(cè)的兩支管可以有效地解決小車由于慣性略微沖出軌道導(dǎo)致內(nèi)側(cè)的兩支管子檢測(cè)到白色而沖出去的危險(xiǎn)。相比于其他用更多管子的方案，此方案簡(jiǎn)單有效，避免了很多復(fù)雜情況的產(chǎn)生（見圖6）。當(dāng)小車入彎前（以右轉(zhuǎn)為例），四支光電對(duì)管均檢測(cè)到白色（直走），入彎時(shí)，3、4號(hào)管將檢測(cè)到黑色，此時(shí)便調(diào)用“右轉(zhuǎn)”函數(shù)，當(dāng)四支管子重新檢測(cè)到白色信號(hào)時(shí)，調(diào)用“直走”函數(shù)；當(dāng)四支對(duì)管同時(shí)檢測(cè)到黑色信號(hào)時(shí)，調(diào)用“停車”函數(shù)。在此過程中，使用一個(gè)while（1）的死循環(huán)使單片機(jī)不停地對(duì)道路信息進(jìn)行判斷，并時(shí)刻糾正小車的前進(jìn)方向。轉(zhuǎn)彎策略變量定義：temp1temp4為14號(hào)光電對(duì)管采集到的路面邏輯信息，見

9、圖7。為了更好的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，防止小車在過急彎時(shí)沖出路徑，設(shè)計(jì)了強(qiáng)弱不同的兩重轉(zhuǎn)彎策略，同樣以右轉(zhuǎn)為例：車剛?cè)霃潟r(shí)，必然是3號(hào)管先檢測(cè)到黑色，而其他三個(gè)管均檢測(cè)到白色時(shí)，啟動(dòng)第一重轉(zhuǎn)彎程序；當(dāng)車轉(zhuǎn)急彎或由于小車略微沖出軌跡使3號(hào)管檢測(cè)到白色時(shí)，4號(hào)管會(huì)檢測(cè)到黑色，此時(shí)將啟動(dòng)第二重轉(zhuǎn)彎程序，此程序能將小車?yán)氐綀?zhí)行一重轉(zhuǎn)彎程序的位置上。直線行駛：用PWM對(duì)兩個(gè)電機(jī)輸出相同的占空比（350/512），使兩輪速度相同。第一重轉(zhuǎn)彎策略（以右轉(zhuǎn)為例）：調(diào)整PWM使右輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，左輪全速（占空比512/512）轉(zhuǎn)動(dòng)。第二重轉(zhuǎn)彎策略：調(diào)整PWM使右輪反轉(zhuǎn)（占空比300/512），左輪全速轉(zhuǎn)動(dòng)。四、制作與調(diào)試具體

10、制作時(shí)，條件有限的讀者可以根據(jù)前面給出的各模塊電路圖在面包板上分別進(jìn)行焊接，將芯片的管腳和與其他模塊的接口用排針引出。對(duì)各模塊進(jìn)行調(diào)試時(shí)可在各管腳上加需要的電壓，測(cè)試其輸出端的波形。有條件的讀者可以將各個(gè)模塊制作在一塊PCB板上，可以大大簡(jiǎn)化小車的結(jié)構(gòu)。1.用萬用表檢查核心板的焊接情況，確保管腳的引出情況良好，無虛焊、短路。2.調(diào)試供電模塊，在輸入端加上額定電壓，測(cè)量輸出端的電壓是否合格。3.調(diào)試電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊時(shí)，在5、7腳上加5V直流電壓，電機(jī)能夠正向轉(zhuǎn)動(dòng)，交換兩極后能反轉(zhuǎn)（在10、12腳上進(jìn)行同樣的操作）即調(diào)試通過。4.調(diào)試信號(hào)采集模塊，加上5V的直流電壓，測(cè)試每一個(gè)光電對(duì)管在面對(duì)黑色（3V

11、以上）和白色（0V）時(shí)A端的輸出電壓。ST168的檢測(cè)距離很小，一般為815mm，因?yàn)?mm以下是它的檢測(cè)盲區(qū)，而大于15mm則很容易受干擾。筆者經(jīng)過多次測(cè)試比較，發(fā)現(xiàn)把傳感器安裝在距離檢測(cè)物表面10mm時(shí)，檢測(cè)效果最好。將地面監(jiān)測(cè)模塊放置在離前輪5cm處效果比較理想。5.用杜邦線將各模塊的輸入輸出連接起來，形成一個(gè)完整的系統(tǒng)。6.編寫、下載程序。首先編寫直走程序使小車能動(dòng)起來，在此基礎(chǔ)上再加入轉(zhuǎn)彎功能，最后進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整。7.小車的底盤一定要調(diào)平，保證小車始終都是“四腳著地”。電池組的位置將直接影響小車的重心位置，會(huì)對(duì)小車的轉(zhuǎn)彎性能產(chǎn)生影響，放在靠后的位置效果較佳。檢查車輪軸與輪胎的連接嚴(yán)實(shí)

12、，以免小車打滑或意外轉(zhuǎn)彎。8.不同等級(jí)的電壓一定要共地，注意5V或者9V電壓千萬不能給單片機(jī)供電，會(huì)直接將單片機(jī)燒壞！直線行駛的時(shí)候占空比為350/512，這樣可以避免速度過快小車由于慣性沖出了可識(shí)別路徑，也可以使小車在轉(zhuǎn)彎時(shí)有足夠的速度不至于轉(zhuǎn)不過去。當(dāng)彎道比較平緩的時(shí)候第一重轉(zhuǎn)彎策略能夠滿足過彎的需求，此時(shí)將一邊車輪停轉(zhuǎn)一邊全速轉(zhuǎn)動(dòng)（占空比為1），使兩邊的車輪差生一個(gè)比較大的差速使小車轉(zhuǎn)彎。當(dāng)彎道比較急，僅僅依靠上述的策略小車可能轉(zhuǎn)不過去而卡住，甚至沖出路徑。此時(shí)使原本停轉(zhuǎn)的那邊車輪反轉(zhuǎn)（占空比300/512，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到的優(yōu)化數(shù)據(jù)），就能夠獲得更大的差速，小車產(chǎn)生一個(gè)瞬間的擺動(dòng)。如果小車的

13、路徑識(shí)別足夠靈敏、轉(zhuǎn)彎能力夠好，讀者可自行取消第二重轉(zhuǎn)彎策略。脈沖寬度調(diào)制PWM PWM一般指脈沖寬度調(diào)制。脈沖寬度調(diào)制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)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方脈沖寬度調(diào)制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)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中脈沖寬度調(diào)制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)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管基

14、極或MOS管柵極的偏置，來實(shí)現(xiàn)晶體管或MOS管導(dǎo)通時(shí)間的改變，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出的改變。這種方式能使電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)字信號(hào)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。PWM控制技術(shù)以其控制簡(jiǎn)單，靈活和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式，也是人們研究的熱點(diǎn)。由于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒有了學(xué)科之間的界限，結(jié)合現(xiàn)代控制理論思想或?qū)崿F(xiàn)無諧振波開關(guān)技術(shù)將會(huì)成為PWM控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管基極或MOS管柵極的偏置，來實(shí)現(xiàn)晶體管或MOS管導(dǎo)通時(shí)間的改變，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出的改變。這種方式能使電源

15、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)字信號(hào)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。中文名 脈沖寬度調(diào)制譯    名Pulse Width Modulation簡(jiǎn)    稱PWM目錄1. 1 背景介紹2. 2 基本原理3. 3 脈寬調(diào)制分類1. 4 諧波頻譜2. 5 具體過程3. 6 具體應(yīng)用1. 7 優(yōu)點(diǎn)2. 8 控制方法3. 9 應(yīng)用領(lǐng)域背景介紹隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種PWM技術(shù)，其中包括：相電壓控制

16、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電池就是一種模擬器件，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

17、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)于工作元件兩端電壓與電流的乘積

18、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。基本原理脈寬調(diào)制（PWM）基本原理：控制方式就是對(duì)逆變電路開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波形。也就是在輸出波形的半個(gè)周期中產(chǎn)生多個(gè)脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波形，所獲得的輸出平滑且低次諧波少。按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，即可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。例如，把正弦半波波形分成N等份

19、，就可把正弦半波看成由N個(gè)彼此相連的脈沖所組成的波形。這些脈沖寬度相等，都等于 /n ，但幅值不等，且脈沖頂部不是水平直線，而是曲線，各脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化。如果把上述脈沖序列用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦等分的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)正弦部分面積（即沖量）相等，就得到一組脈沖序列，這就是PWM波形?？梢钥闯?，各脈沖寬度是按正弦規(guī)律變化的。根據(jù)沖量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦半波是等效的。對(duì)于正弦的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到PWM波形。在PWM波形中，各脈沖的幅值是相等的，要改變等效輸出正弦波的幅值時(shí)，只要按同一比例系數(shù)改變各脈沖的寬

20、度即可，因此在交直交變頻器中，PWM逆變電路輸出的脈沖電壓就是直流側(cè)電壓的幅值。根據(jù)上述原理，在給出了正弦波頻率，幅值和半個(gè)周期內(nèi)的脈沖數(shù)后，PWM波形各脈沖的寬度和間隔就可以準(zhǔn)確計(jì)算出來。按照計(jì)算結(jié)果控制電路中各開關(guān)器件的通斷，就可以得到所需要的PWM波形。下圖為變頻器輸出的PWM波的實(shí)時(shí)波形。PWM實(shí)際波形圖 (2張)脈寬調(diào)制分類圖6.3從調(diào)制脈沖的極性看，PWM又可分為單極性與雙極性控制模式兩種1  。產(chǎn)生單極性PWM模式的基本原理如圖6.2所示。首先由同極性的三角波載波信號(hào)ut。與調(diào)制信號(hào)ur，比較(圖6.2(a)，產(chǎn)生單極性的PWM脈沖(圖6.2(b)；

21、然后將單極性的PWM脈沖信號(hào)與圖6.2(c)所示的倒相信號(hào)UI相乘，從而得到正負(fù)半波對(duì)稱的PWM脈沖信號(hào)Ud，如圖6.2(d)所示2  。圖6.2雙極性PWM控制模式采用的是正負(fù)交變的雙極性三角載波ut與調(diào)制波ur，如圖6.3所示，可通過ut與ur，的比較直接得到雙極性的PWM脈沖，而不需要倒相電路。諧波頻譜假設(shè)SPWM波的載波頻率為fc，基波頻率為fs，fc/fs稱為載波比N，對(duì)于三相變頻器，當(dāng)N為3的整數(shù)倍時(shí)，輸出不含3次諧波及3的整數(shù)倍諧波。且諧波集中載波頻率整數(shù)倍附近，即諧波次數(shù)為：kfc±mfs，k和m為整數(shù)。右圖是基波頻率fs=50Hz，載波頻率fc=

22、3kHz，調(diào)制比為0.8的SPWM的波形及頻譜的Matlab仿真圖。圖中58次諧波和60次諧波的幅值分別為27.8%和27.7%，含量最大的諧波為119次和121次諧波，諧波幅值分別為39.1%和39.3%。即最大諧波在兩倍載波頻率附近。PWM測(cè)量裝置 (4張)隨著諧波頻率的升高，諧波幅值整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，按照GB/T22670變頻器供電三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法的規(guī)定，變頻電量變送器的帶寬應(yīng)該在載波頻率的6倍以上，當(dāng)載波頻率為3kHz時(shí)，帶寬至少為18kHz，實(shí)際使用建議采用30kHz以上帶寬的變頻功率傳感器及變頻功率分析儀。實(shí)際的SPWM波，其載波比不一定為整數(shù)，此時(shí)，為了降低頻

23、譜泄露，可適當(dāng)增加傅里葉窗口長(zhǎng)度，對(duì)多個(gè)基波周期的PWM進(jìn)行傅里葉變換（FFT或DFT）。具體過程脈沖寬度調(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

24、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：1、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2、 在PWM控制寄存器中設(shè)置接通時(shí)間3、設(shè)置PWM輸出的方向，這個(gè)輸出是一個(gè)通用I/O管腳4、啟動(dòng)定時(shí)器5、使能PWM控制器如今幾乎所有市售的單片機(jī)都有PWM模塊功能，若沒有（如早期的8051），也可以利用定時(shí)器及GPIO口來實(shí)現(xiàn)。更為一般的PWM

25、模塊控制流程為（筆者使用過TI的2000系列，AVR的Mega系列，TI的LM系列）：1、使能相關(guān)的模塊（PWM模塊以及對(duì)應(yīng)管腳的GPIO模塊）。2、配置PWM模塊的功能，具體有：設(shè)置PWM定時(shí)器周期，該參數(shù)決定PWM波形的頻率。：設(shè)置PWM定時(shí)器比較值，該參數(shù)決定PWM波形的占空比。：設(shè)置死區(qū)（deadband），為避免橋臂的直通需要設(shè)置死區(qū)，一般較高檔的單片機(jī)都有該功能。：設(shè)置故障處理情況，一般為故障是封鎖輸出，防止過流損壞功率管，故障一般有比較器或ADC或GPIO檢測(cè)。：設(shè)定同步功能，該功能在多橋臂，即多PWM模塊協(xié)調(diào)工作時(shí)尤為重要。3、設(shè)置相應(yīng)的中斷，編寫ISR，一般用于電壓電流采樣，

26、計(jì)算下一個(gè)周期的占空比，更改占空比，這部分也會(huì)有PI控制的功能。4、使能PWM波形發(fā)生。具體應(yīng)用簡(jiǎn)介脈寬調(diào)制PWM是開關(guān)型穩(wěn)壓電源中的術(shù)語。這是按穩(wěn)壓的控制方式分類的，除了PWM型，還有PFM型和PWM、PFM混合型。脈寬寬度調(diào)制式（PWM）開關(guān)型穩(wěn)壓電路是在控制電路輸出頻率不變的情況下，通過電壓反饋調(diào)整其占空比，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。PWM軟件法控制充電電流該方法的基本思想就是利用單片機(jī)具有的PWM端口，在不改變PWM方波周期的前提下，通過軟件的方法調(diào)整單片機(jī)的PWM控制寄存器來調(diào)整PWM的占空比，從而控制充電電流。該方法所要求的單片機(jī)必須具有ADC端口和PWM端口這兩個(gè)必須條件，另外

27、ADC的位數(shù)盡量高，單片機(jī)的工作速度盡量快。在調(diào)整充電電流前，單片機(jī)先快速讀取充電電流的大小，然后把設(shè)定的充電電流與實(shí)際讀取到的充電電流進(jìn)行比較，若實(shí)際電流偏小則向增加充電電流的方向調(diào)整PWM的占空比；若實(shí)際電流偏大則向減小充電電流的方向調(diào)整PWM的占空比。在軟件PWM的調(diào)整過程中要注意ADC的讀數(shù)偏差和電源工作電壓等引入的紋波干擾，合理采用算術(shù)平均法等數(shù)字濾波技術(shù)。PWM在推力調(diào)制中的應(yīng)用1962年，Nicklas等提出了脈沖調(diào)制理論，指出利用噴氣脈沖對(duì)航天器控制是簡(jiǎn)單有效的控制方案，同時(shí)能使時(shí)間或能量達(dá)到最優(yōu)控制。脈寬調(diào)制發(fā)動(dòng)機(jī)控制方式是在每一個(gè)脈動(dòng)周期內(nèi)，通過改變閥門在開或關(guān)位置上停留的

28、時(shí)間來改變流經(jīng)閥門的氣體流量，從而改變總的推力效果，對(duì)于質(zhì)量流率不變的系統(tǒng)，可以通過脈寬調(diào)制技術(shù)來獲得變推力的效果。脈寬調(diào)制通常有兩種方法15：第一種為整體脈寬調(diào)制，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)，并根據(jù)控制要求的作用力大小，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)的數(shù)學(xué)解算變換，得出固定力輸出應(yīng)該持續(xù)作用的時(shí)間和開始作用時(shí)間；第二種為脈寬調(diào)制器，不考慮控制對(duì)象模型，而是根據(jù)輸入進(jìn)行“動(dòng)態(tài)衰減”性的累加，然后經(jīng)過某種算法變換后，決定輸出所持續(xù)的時(shí)間。這種方式非常簡(jiǎn)單，也能達(dá)到輸出作用近似相同。脈寬調(diào)制控制技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、技術(shù)比較成熟，俄羅斯已經(jīng)將其成功地應(yīng)用于遠(yuǎn)程火箭的角度穩(wěn)定系統(tǒng)控制中。但是當(dāng)調(diào)制量為零時(shí)，

29、正反向的控制作用相互抵消，控制效率明顯比變流率系統(tǒng)低。而且系統(tǒng)響應(yīng)有一定的滯后，其開關(guān)的頻率必須遠(yuǎn)大于KKV本身的固有頻率，否則不但起不到調(diào)制效果，甚至?xí)l(fā)生災(zāi)難性后果。在LED中的應(yīng)用在LED控制中PWM作用于電源部分，脈寬調(diào)制的脈沖頻率通常大于100Hz，人眼就不會(huì)感到閃爍。占空比是指高電平在一個(gè)周期之內(nèi)所占的時(shí)間比率。方波的占空比為50%，占空比為0.5，說明正電平所占時(shí)間為0.5個(gè)周期。占空比定義1：如果占空比定義為d=rTc。那么，分量F為：F.一Ub(2d一1)及sin(n)夾角。脈寬調(diào)制波形同時(shí)應(yīng)能明顯看出從一個(gè)周期到另一個(gè)周期,傅里葉分量的幅值將隨著占寬比發(fā)生的變化而變化。定義

30、2：Dutycycle=Width(Delay+Width)含步進(jìn)電機(jī)的CCD線陣列式位置傳感器支架。傳感器是CCD線陣列式位置傳感器,它是一種新型的固體成像器件，是在大規(guī)模集成電路工藝基礎(chǔ)上研制而成的模擬集成電路芯片。定義3：所謂占空比是指壓縮機(jī)持續(xù)開啟時(shí)間與控制周期之比。在確定占空比時(shí)必須滿足壓縮機(jī)兩次開啟時(shí)間間隔大于制冷系統(tǒng)高低壓側(cè)平衡所需最小時(shí)間。定義4：Ts為脈沖周期,Tw為脈沖寬度，定義=Tw/Ts×100稱為占空比。PWM根據(jù)輸入信號(hào)的大小對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，使得在一個(gè)載波周期內(nèi)輸出占空比是輸入的函數(shù)。定義5：可見改變電源加在負(fù)載上正弦電壓波形的個(gè)數(shù)和關(guān)斷正弦電壓波形個(gè)

31、數(shù)的比率，稱為占空比，(占空比用n表示)。改變占空比可實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓.這種微機(jī)控制交流調(diào)壓法屬有級(jí)調(diào)壓，由于級(jí)數(shù)(對(duì)應(yīng)占空比)可以做得很多，故電壓級(jí)差可以做得很小。定義6：系統(tǒng)工作原理如下，占空比的設(shè)定所謂占空比是指直流電機(jī)在一個(gè)通電與斷電周期中其通電時(shí)間所占的比例常用下述公式表示：式中Ti通電時(shí)間。定義7：因此黑色區(qū)域是探測(cè)器的有效區(qū)域，與探測(cè)元的窗口面積之比稱為占空比，此比率的大小直接影響探測(cè)器輸出信號(hào)的大小。定義8：在忽略開關(guān)管T和續(xù)流二級(jí)管D的正向壓降的情況下：Uo=TONTON+TOFF·Ui式中TON為開關(guān)管T的導(dǎo)通時(shí)間TOFF為T的截止時(shí)間TONTON+TOFF稱為占空比

32、。定義9：001s，脈動(dòng)電壓的高電平時(shí)間與周期比稱為“占空比”，“占空比”越大旋轉(zhuǎn)電磁閥轉(zhuǎn)動(dòng)角越大，進(jìn)氣量就越多。由此可見,如果脈動(dòng)電壓中斷，電磁閥線圈短路或旋轉(zhuǎn)滑閥粘連總處于關(guān)閉狀態(tài)，都不能使怠速空氣通過,造成怠速工況熄火。定義10：該電壓持續(xù)時(shí)間和周期之比稱為占空比，占空比越大，即電壓持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)電樞上的電流平均值越大,旋轉(zhuǎn)滑閥的旋轉(zhuǎn)角度越大,空氣通道中所通過的空氣量也越多。測(cè)速程序：#include<reg52.h>unsigned int i=0;sbit P36=P36;sbit P10=P10;  /循跡口sbit P11=P11;sbit P12=P1

33、2;sbit P14=P14;  /電機(jī)口sbit P15=P15;sbit P16=P16;      sbit P17=P17;unsigned char j,time;unsigned int kop,dr;unsigned char a10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;unsigned char c4=0xff,0xff,0xff,0xff,d4;void delay(unsigned char z)   /延時(shí)子程序 uns

34、igned char j; while(z-) for(j=123;j>0;j-);   void main()       TMOD=0x15;              / 打開定時(shí)器和計(jì)數(shù)器 TH0=0x00; TL0=0x00;         TH1=0XFc; 

35、              /1ms TL1=0X18; EA = 1;    ET0=1; ET1=1;    TR1 = 1; TR0 = 1;   while(1)               if(P10=0&&a

36、mp;P11=0&&P12=0)          TR0=0;      /顯示時(shí)間   停       P0=d0;           P2=0XFE;       delay(1);   

37、;    P0=d3;           P2=0XFB;       delay(3);      P0=d2;     /顯示測(cè)速     停      P2=0XFD;      d

38、elay(3);      P0=d3;        P2=0XF7;      delay(3);      P14=1;P15=1;P16=1; P17=1;                   void timer1()

39、interrupt 3    /中斷 服務(wù)程序    unsigned int qq=0,ww=0;   TH1=0XFc;   TL1=0X18;/1ms   i+;    switch(i%4)           case 0:P0=c0,P2=0XFE;d0=c0;break;    case 1:P0=c1,P2=0X

40、FD;d1=c1;break;    case 2:P0=c2,P2=0XFB;d2=c2; break;    case 3:P0=c3,P2=0XF7;d3=c3; break;    default:break;             P14=1;P15=1;P16=1; P17=1;  if(P10=0&&P11=0&&P12=0) &

41、#160;/全測(cè)到 dr=0; if(P10=1&&P11=0&&P12=1)  /中間測(cè)到 dr=1;  if(P10=0&&P11=1&&P12=1)   /左邊測(cè)到 dr=2;    if(P10=1&&P11=1&&P12=0)   /右邊測(cè)到 dr=3; if(P10=0&&P11=0&&P12=1)

42、   /左兩測(cè)到 dr=4; if(P10=1&&P11=0&&P12=0)   /右兩測(cè)到  dr=5;     switch(dr)       case 0:P14=1,P15=1,P16=1,P17=1,TR1=0;break;       /全測(cè)到     停   &

43、#160;    case 1:P14=0,P15=1,P16=0,P17=1;break;       /直走    case 2:P14=1,P15=1,P16=0,P17=1,ww=1;break;    /左拐     case 3:P14=0,P15=1,P16=1,P17=1,qq=1;break;    /右拐     case 4:P14=1,P15=

44、0,P16=0,P17=1,ww=1;break;    /左兩測(cè)到   左拐   case 5:P14=0,P15=1,P16=1,P17=0,qq=1;break;    /右兩測(cè)到   右拐    /*跑出跑道外記憶 回到跑道內(nèi) */   if(dr=2&&ww=1|dr=4&&ww=1)     /單邊或雙邊 測(cè)到跑出去    

45、     qq=0;    P14=1;P15=1;P16=0;P17=1;     if(dr=3&&qq=1|dr=5&&qq=1)         ww=0;    P14=0;P15=1;P16=1;P17=1;           

46、60;    if(i=1000) /1s                        kop=TH0;/計(jì)數(shù)器計(jì)入脈沖             kop=kop<<8;    

47、         kop=kop+TL0;             kop=kop*15;             c3=akop/10;            

48、; c2=akop%10;             time+;             c1=atime/10;             c0=atime%10;      &#

49、160;      i=0;             TH0=0;             TL0=0;            測(cè)速傳感器測(cè)速傳感器是能測(cè)量被測(cè)物運(yùn)行速度的儀器。單位時(shí)間內(nèi)位移的增量就是速度。速度是矢量，有大小和方向，速度的大小被稱為速率，速度包括線速度和轉(zhuǎn)速度，與之相對(duì)應(yīng)的就有測(cè)量線速度傳感器和測(cè)量轉(zhuǎn)速度傳感器，它們被統(tǒng)稱為測(cè)速傳感器。1  中文名測(cè)速傳感器 功    能測(cè)量被測(cè)物運(yùn)行速度 分    類