先說一下我的硬件情況：一塊ATMEGA128實(shí)驗(yàn)板；一個(gè)帶編碼器的80:1的變速電機(jī)，編碼器的輸出端連接到單片機(jī)的PD4和PD5引腳；一塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，該電路的輸入為：24v電源、兩路pwm信號(hào)輸入，輸出即為電機(jī)的正負(fù)極，要用該電路來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，則必須讓兩路pwm輸入信號(hào)的一路占空比為0，另一路不為0，相當(dāng)于讓電機(jī)的一極接地，另一極接pwm，通過控制兩路pwm的占空比來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。pwm信號(hào)的輸入端連接到單片機(jī)的PD6和PD7引腳。
下面是我的程序的設(shè)計(jì)思路：這個(gè)程序用了兩個(gè)定時(shí)器：timer0和timer1。
timer0用來產(chǎn)生pwm。timer0產(chǎn)生pwm信號(hào)是這樣實(shí)現(xiàn)的：程序中有一個(gè)timer0的溢出事件計(jì)數(shù)器，和兩個(gè)保存兩路pwm信號(hào)占空比的變量，當(dāng)timer0溢出事件計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)超過100時(shí)，如果某個(gè)pwm信號(hào)占空比不為0，則把相應(yīng)pwm引腳置高電平，同時(shí)清零此計(jì)數(shù)器，當(dāng)此計(jì)數(shù)器等于某個(gè)占空比時(shí)，則把相應(yīng)引腳置低電平，從而實(shí)現(xiàn)timer0溢出事件計(jì)數(shù)器從0計(jì)數(shù)到100時(shí)輸出一個(gè)周期的pwm信號(hào)。通過調(diào)節(jié)timer0的溢出頻率，即可調(diào)節(jié)pwm信號(hào)輸出的頻率。
timer1用來對(duì)編碼器的輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)，同時(shí)調(diào)整pwm的占空比，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。對(duì)編碼器的輸出計(jì)數(shù)是利用了timer1的輸入捕捉功能，由于電機(jī)可以正轉(zhuǎn)，也可以反轉(zhuǎn)，導(dǎo)致編碼器的CHA和CHB的輸出也不同，所以可以在程序中可以判斷電機(jī)是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，再對(duì)編碼器的輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)的時(shí)候計(jì)數(shù)增加，電機(jī)反轉(zhuǎn)的時(shí)候計(jì)數(shù)減少，所以編碼器的計(jì)數(shù)值是有正負(fù)的。從而可以知道什么時(shí)候該通過調(diào)整pwm來控制電機(jī)。
下面是我的調(diào)試過程，也算是一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)吧：以開始的思路是只要編碼器的計(jì)數(shù)值不為0，我就要讓電機(jī)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以保持電機(jī)抱死，發(fā)送給電機(jī)的pwm是固定的數(shù)值，但是這樣反而是抱不死，它在前后地抖動(dòng)，而且pwm的占空比越大，電機(jī)抖動(dòng)得越厲害，這樣顯然不行；后來想了一個(gè)辦法，就是如果編碼器的計(jì)數(shù)值在一定的范圍內(nèi)，我就不用讓電機(jī)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)檫@個(gè)電機(jī)是變速電機(jī)，如果電機(jī)里面只轉(zhuǎn)動(dòng)一點(diǎn)點(diǎn)，在外面看來就相當(dāng)于不動(dòng)，這樣的話就給電機(jī)預(yù)留了一部分轉(zhuǎn)動(dòng)的空間，用來消除抖動(dòng)，就是說在這個(gè)空間內(nèi)是不發(fā)送pwm給電機(jī)的，或者說電機(jī)兩極的pwm占空比都為0。這樣一來，當(dāng)pwm占空比比較低時(shí)，是可以消除抖動(dòng)，但是力氣不大，就是說還是可以用鉗子擰得動(dòng)，調(diào)了很久都無法在抖動(dòng)和電機(jī)力氣之間取得平衡。后來又想了一個(gè)辦法，在這個(gè)基礎(chǔ)上再改進(jìn)，因?yàn)橹暗膒wm占空比都是不變的，所以很難達(dá)到令人滿意的效果，現(xiàn)在的方法是，根據(jù)電機(jī)被擰動(dòng)的角度，或者說編碼器的計(jì)數(shù)值大小來調(diào)整pwm的占空比，編碼器的計(jì)數(shù)值偏離0越多（正或負(fù)得越大），pwm的占空比就越大，電機(jī)的力氣也就越大，從而不會(huì)出現(xiàn)電機(jī)一旦被擰動(dòng)就馬上以最大速度轉(zhuǎn)回去的情況，抖動(dòng)也就消除了，而且電機(jī)力氣很大。
編譯環(huán)境是AVR Studio 5.0，下面是程序代碼：#include
#include interrupt.h="">intforward = 0, reverse = 0;//存儲(chǔ)電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)pwm占空比的變量inttimer0_count = 0;//timer0溢出事件計(jì)數(shù)器intcapt_count = 0;//輸入捕捉事件計(jì)數(shù)器voidport_init(void){PORTA = 0x00;DDRA = 0x00;PORTB = 0x00;DDRB = 0x00;PORTC = 0x00; //m103 output onlyDDRC = 0x00;PORTD = 0x00;DDRD = 0xC0;PORTE = 0x00;DDRE = 0x00;PORTF = 0x00;DDRF = 0x00;PORTG = 0x00;DDRG = 0x00;}voidtimer0_init(void){TCCR0 |= 5;//256分頻,普通模式TIMSK |= 0x01;//timer0溢出中斷TCNT0 = 0xFE;//TCNT0賦初值}voidtimer1_init(void){TCCR1B = 0x00;//停止TCCR1A = 0x00;//普通模式TCCR1C = 0x00;TCNT1 = 0;//計(jì)數(shù)初值TCCR1B = 0xC4;//啟動(dòng)定時(shí)器，256分頻,使能輸入捕捉噪聲抑制器,輸入捕捉觸發(fā)沿選擇：上升沿TIMSK = 0x24;//輸入捕捉中斷使能，T/C1溢出中斷使能}/************************************************************************//* timer0溢出中斷函數(shù)，產(chǎn)生提供給電機(jī)的pwm *//************************************************************************/ISR(TIMER0_OVF_vect)//200kHz{TCNT0 = 0xFE;//TCNT0重新賦值//當(dāng)timer0_count等于100時(shí)，如果正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的占空比不為0，則相應(yīng)引腳輸出高電平if(++timer0_count >= 100)//對(duì)timer0溢出事件計(jì)數(shù)100次，相當(dāng)于100分頻，最后輸出到電機(jī)的pwm頻率是2kHz{timer0_count = 0;if(forward != 0)//forward, reverse存儲(chǔ)電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)pwm占空比的變量{PORTD |= (1<<6);}if(reverse != 0){PORTD |=(1<<7);}}//當(dāng)timer0_count等于正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的占空比時(shí)，相應(yīng)引腳輸出低電平，實(shí)現(xiàn)輸出pwm信號(hào)if(timer0_count == forward){PORTD &= ~(1 << 6);}if(timer0_count == reverse){PORTD &= ~(1 << 7);}}/************************************************************************//* timer1輸入捕捉中斷函數(shù),對(duì)編碼器輸出的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù) *//************************************************************************/ISR(TIMER1_CAPT_vect){ if(PIND & (1 << 5))//電機(jī)反轉(zhuǎn) {capt_count--;}//輸入捕捉計(jì)數(shù)器減1 else//電機(jī)正轉(zhuǎn) {capt_count++;}//輸入捕捉計(jì)數(shù)器加1}/************************************************************************//* timer1溢出中斷函數(shù)，100Hz,用于調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，實(shí)現(xiàn)電機(jī)抱死*//************************************************************************/ISR(TIMER1_OVF_vect){TCNT1 = 64910; //重新給TCNT1賦值staticunsigned charmotor_state = 0; //電機(jī)的狀態(tài)，標(biāo)志電機(jī)是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，0：正轉(zhuǎn)，1：反轉(zhuǎn)switch(motor_state){case0://電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)if(capt_count > 40) //如果編碼器正轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)超過40，則電機(jī)需要反轉(zhuǎn)，以保持電機(jī)不動(dòng){reverse = capt_count - 40;} //直接把編碼器計(jì)數(shù)值減去40，作為反轉(zhuǎn)的占空比elseif(capt_count < 0) //如果編碼器計(jì)數(shù)值小于0{motor_state = 1;} //進(jìn)入狀態(tài)1else//如果編碼器計(jì)數(shù)值在0~40內(nèi)，為了不發(fā)生抖動(dòng)，不需要反轉(zhuǎn){reverse = 0;} //反轉(zhuǎn)的占空比為0，相當(dāng)于負(fù)極接地forward = 0; //正轉(zhuǎn)的占空比為0，相當(dāng)于正極接地break;case1:if(capt_count < -40) //如果編碼器反轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)超過40，則電機(jī)需要正轉(zhuǎn)，以保持電機(jī)不動(dòng){forward = (-capt_count) - 40;}//直接把編碼器計(jì)數(shù)值減去40，作為正轉(zhuǎn)的占空比elseif(capt_count > 0) //如果編碼器計(jì)數(shù)值大于0{motor_state = 0;} //返回狀態(tài)0else//如果編碼器計(jì)數(shù)值在-40~0內(nèi)，為了不發(fā)生抖動(dòng)，不需要正轉(zhuǎn){forward = 0;} //正轉(zhuǎn)的占空比為0，相當(dāng)于正極接地reverse = 0; //反轉(zhuǎn)的占空比為0 ，相當(dāng)于負(fù)極接地break;default:break;}}voidInit_Devices(void){cli();//關(guān)閉全局中斷port_init();//I/O口初始化timer1_init();//定時(shí)/計(jì)數(shù)器1初始化timer0_init();//計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)器0初始化sei();//打開全局中斷}intmain(void){Init_Devices();while(1){}return0;}
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