第7讲 电机控制技术(2015)

1、E 当占空比为当占空比为95%时，时， OCR0=0XF2。 2.主程序为无限循环主程序为无限循环 3.输出比较中断函数：在中断设置判断标志位是输出比较中断函数：在中断设置判断标志位是1时对应时对应 95%的占空比输出，为的占空比输出，为0时对应时对应5%的占空比输出。相应的占空比输出。相应 的分支处理产生相应占空比的矩形波波。的分支处理产生相应占空比的矩形波波。 每个分支处理的思路每个分支处理的思路设定本产生占空比的矩形波对设定本产生占空比的矩形波对 应的应的OCR0的参数，以及设定产生脉冲个数的统计计数的参数，以及设定产生脉冲个数的统计计数 器，通过统计中断次数以确保产生题目要求的脉冲个数

2、器，通过统计中断次数以确保产生题目要求的脉冲个数 。若完成产生了足够的脉冲个数，则设定输出另一个占。若完成产生了足够的脉冲个数，则设定输出另一个占 空比的矩形波对应的空比的矩形波对应的OCR0的参数，修改标志位，给中的参数，修改标志位，给中 断次数计数器清零。断次数计数器清零。 E 设定输出另一个占空比的矩形波对应的设定输出另一个占空比的矩形波对应的OCR0的参数的参数; else if(？) /若产生若产生5%占空比矩形波占空比矩形波 设定本产生占空比的矩形波对应的设定本产生占空比的矩形波对应的OCR0的参数；的参数； 产生脉冲个数的统计计数器计数；产生脉冲个数的统计计数器计数； if(？)

3、/产生了足够的脉冲个数？产生了足够的脉冲个数？ 产生脉冲个数的统计计数器清零；产生脉冲个数的统计计数器清零； 标志位置标志位置1; 设定输出另一个占空比的矩形波对应的设定输出另一个占空比的矩形波对应的OCR0的参数的参数; E while(1) 占空比显示数据十位、个位数字分离计算占空比显示数据十位、个位数字分离计算; for(m=0;m4;m+) /实现占空比数据的动态显示实现占空比数据的动态显示 输出位码，注意正确移位；输出位码，注意正确移位； 输出段码输出段码; 动态显示延时动态显示延时5ms; #pragma interrupt_handler uart0_rx_isr:12 void

4、 uart0_rx_isr(void) 接收数据接收数据; if(数据是否为数据是否为b？) 修改修改OCR2数据使得数据使得LED变亮变亮; if(OCR2数据参量达到最大值数据参量达到最大值) OCR2数据参量数据参量=最大值最大值; else if(数据是否为数据是否为a？) 修改修改OCR2数据使得数据使得LED变暗变暗; if(OCR2数据参量达到最小值数据参量达到最小值) OCR2数据参量数据参量=最小值最小值; #pragma interrupt_handler timer2_comp_isr:？ void timer2_comp_isr(void) OCR2=OCR2的数据的数

5、据参量参量; E 不输出不输出PWM波波 TCCR0|=0X20; 输出输出PWM波波 PD4(T1B): TCCR1A 不输出不输出PWM波波 TCCR1A|=0X20; 输出输出PWM波波 PD5(T1A):TCCR1A 不输出不输出PWM波波 TCCR1A|=0X80; 输出输出PWM波波 PD7(T2): TCCR2 不输出不输出PWM波波 TCCR2|=0X20; 输出输出PWM波波 E&C College AVR Training 2006Slide 47 定时器与计数器定时器与计数器 通过电机驱动电路控制小车运行方法通过电机驱动电路控制小车运行方法 P1.3 P1.2 P1.1

6、P1.0 P0.0 （0有障碍）有障碍） 0 1 0 1 前进前进 1 1 0 1 0 后退后退 0 1 1 0 1 左转弯左转弯 0 1 1 1 右转弯右转弯 探测探测 障碍物障碍物30cm 障碍实验障碍实验 注:检测到黑线输出低电平 左左 轮轮 右右 轮轮 万向滑轮万向滑轮 左左 减减 速速 电电 机机 前方前方 右右 减减 速速 电电 机机 LA LBRA RB 电机电机 驱动驱动 电路电路 单片机单片机 E&C College AVR Training 2006Slide 48 定时器与计数器定时器与计数器 实战演练实战演练 实训实训1：在理解直流电机工作原理的基础上，实：在理解直流电

7、机工作原理的基础上，实 现对直流电机的正、反转控制。现对直流电机的正、反转控制。(MOTOR.C) E&C College AVR Training 2006Slide 49 定时器与计数器定时器与计数器 综合实训综合实训1 Practice 1.采用定时器溢出中断制作一个采用定时器溢出中断制作一个250ms定时程序，从定时程序，从0 开始每隔开始每隔250ms计数加计数加1一直到一直到9，要求在液晶上循环，要求在液晶上循环 显示。（显示。（counter0_9.c） 2.采用定时器比较中断制作一个采用定时器比较中断制作一个500ms定时程序，从定时程序，从0 开始每隔开始每隔250ms计数加

8、计数加1一直到一直到9，要求在液晶上循环，要求在液晶上循环 显示。（显示。（cnt_com9.c） 3.采用定时器中断制作一个实用秒表，能实现采用定时器中断制作一个实用秒表，能实现1分钟计分钟计 时报警（声音或光）时报警（声音或光）,要求在液晶上显示要求在液晶上显示.（second.c) 4.采用定时器中断制作一个采用定时器中断制作一个24小时时钟，要求在液晶上小时时钟，要求在液晶上 显示。（显示。（timer_h.c） E&C College AVR Training 2006Slide 50 定时器与计数器定时器与计数器 综合实训综合实训2 Practice 5.采用定时器中断制作一个实用

9、秒表，能实现采用定时器中断制作一个实用秒表，能实现1分钟计分钟计 时报警，要求在数码管上显示。（时报警，要求在数码管上显示。（sec_seg.c） 6.设计一个设计一个24小时时钟，能通过键盘修改、设定时间，小时时钟，能通过键盘修改、设定时间， 要求在液晶上显示。（要求在液晶上显示。（clock.c） E&C College AVR Training 2006Slide 51 定时器与计数器定时器与计数器 8 8 位定时器位定时器/ /计数器计数器T/C0T/C0寄存器寄存器 Timer0/Counter0 Registers T/C0控制寄存器控制寄存器TCCR0（Timer/Counter

10、 Control Register）： E&C College AVR Training 2006Slide 52 定时器与计数器定时器与计数器 快速快速PWMPWM模式时序图模式时序图 单斜坡工作方式单斜坡工作方式 E&C College AVR Training 2006Slide 53 定时器与计数器定时器与计数器 快速快速PWMPWM模式的工作机理模式的工作机理 快速快速PWMPWM模式可用来产生高频的模式可用来产生高频的PWMPWM波形。快速波形。快速PWMPWM模式模式 与其他与其他PWMPWM模式的不同之处是其模式的不同之处是其单斜坡工作方式单斜坡工作方式。计数器从计数器从 BO

11、TTOMBOTTOM计到计到TOPTOP，然后立即回到，然后立即回到BOTTOMBOTTOM重新开始。重新开始。 对于对于正向比较输出模式正向比较输出模式，输出比较引脚，输出比较引脚OCnOCn在在TCNTnTCNTn与与 OCRnOCRn匹配时清零，在匹配时清零，在BOTTOMBOTTOM时置位时置位；对于；对于反向比较输出模反向比较输出模 式式，OCnOCn的动作正好相反。的动作正好相反。 由于使用了单斜坡模式，快速由于使用了单斜坡模式，快速PWMPWM模式的工作频率比使模式的工作频率比使 用双斜坡的相位修正用双斜坡的相位修正PWMPWM模式高一倍。此高频操作特性使得模式高一倍。此高频操作

12、特性使得 快速快速PWMPWM模式十分适合于模式十分适合于功率调节，整流和功率调节，整流和DACDAC应用应用。 注意：注意：OCR1x 寄存器为寄存器为极限值极限值时的情况：若时的情况：若OCR1x 等于等于BOTTOM(0 x0000)，输出为出现在第，输出为出现在第TOP+1个定时器个定时器 时钟周期的窄脉冲；时钟周期的窄脉冲；OCR1x为为TOP时，根据时，根据COM1x1:0 的的 设定，输出恒为高电平或低电平。设定，输出恒为高电平或低电平。 E&C College AVR Training 2006Slide 54 定时器与计数器定时器与计数器 快速快速PWMPWM模式的工作机理模

13、式的工作机理 对于对于TC0TC0和和TC2TC2定时器，定时器，快速快速PWM 模式模式的的PWMPWM精度精度固定为固定为 8 8比特比特。 对于对于TC1TC1定时器，定时器，PWM 分辨率可固定为分辨率可固定为8、9 或或10 位，位， 也可由也可由ICR1 或或OCR1A定义。最小分辨率为定义。最小分辨率为2 比特比特(ICR1 或或 OCR1A 设为设为 0 x0003)，最大分辨率为，最大分辨率为16 位位(ICR1或或 OCR1A 设为设为TOP)。PWM 分辨率位数可用下式计算：分辨率位数可用下式计算： 工作于快速工作于快速PWM 模式时，计数器的数值一直累加到固模式时，计数

14、器的数值一直累加到固 定数值定数值0 x00FF、0 x01FF、0 x03FF(WGM13:0 = 5、 6 或或7) 、ICR1 (WGM13:0 = 14) 或或OCR1A (WGM13:0 = 15)，然，然 后在后面的一个时钟周期清零。后在后面的一个时钟周期清零。 E&C College AVR Training 2006Slide 55 定时器与计数器定时器与计数器 快速快速PWMPWM模式模式 Fast PWM 占空比：正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。占空比：正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。 特点：占空比可调。特点：占空比可调。单边斜坡工作方式，单边斜坡工作方式，定时器从

15、零到顶。在定时器从零到顶。在Ocn 脚输出脉冲信号，输出不需要程序干预。脚输出脉冲信号，输出不需要程序干预。 TC0,TC2下下输出的输出的PWM 频率频率的的 公式公式如下如下： TC1下的公式为：下的公式为： 变量变量N 代表分频因子代表分频因子 (1、 8、 64 、256 或或1024)。 E&C College AVR Training 2006Slide 56 定时器与计数器定时器与计数器 实战演练实战演练 4.设计从设计从PD5引脚输出一个频率为引脚输出一个频率为2k，占空比为，占空比为25的的 脉冲序列波。要求产生分辨率为脉冲序列波。要求产生分辨率为8位的快速位的快速PWM波。

16、波。 选选fclk=4MHz，N分分=8，OCR=63 E&C College AVR Training 2006Slide 57 定时器与计数器定时器与计数器 相位频率修正相位频率修正PWMPWM模式模式 特点：特点：相位准确，相位准确，占空比可调。到底更新，输出对称，占空比可调。到底更新，输出对称，双斜坡工作双斜坡工作 方式，方式，定时器从零到顶。再从顶计数到定时器从零到顶。再从顶计数到0。在。在Ocn脚输出脉冲信号脚输出脉冲信号 ， Ocn输出不需要程序干预。输出不需要程序干预。 输出的输出的PWM 频率频率的的公式公式如下如下： 变量变量N 代表分频因子代表分频因子 (1、 8、 64

17、 、256 或或1024)。 E&C College AVR Training 2006Slide 58 定时器与计数器定时器与计数器 相位频率修正相位频率修正PWMPWM模式的工作机制模式的工作机制 与相位修正模式类似，相频修正与相位修正模式类似，相频修正PWM 模式基于模式基于双斜双斜 坡操作坡操作。计时器重复地从。计时器重复地从BOTTOM 计到计到TOP，然后又从，然后又从 TOP 倒退回到倒退回到BOTTOM。在正向比较输出模式下，。在正向比较输出模式下，当计当计 时器往时器往TOP计数时若计数时若TCNT1与与OCR1x匹配，匹配，OC1x将清将清 零为低电平；而在计时器往零为低电

18、平；而在计时器往BOTTOM计数时计数时TCNT1与与 OCR1x匹配，匹配，OC1x将置位为高电平。将置位为高电平。工作于反向输出比工作于反向输出比 较时则正好相反。与单斜坡操作相比，双斜坡操作可获得较时则正好相反。与单斜坡操作相比，双斜坡操作可获得 的最大频率要小。但其对称特性十分适合于的最大频率要小。但其对称特性十分适合于电机控制电机控制。 相频修正相频修正PWM 模式的模式的PWM 分辨率可由分辨率可由ICR1 或或 OCR1A 定义。最小分辨率为定义。最小分辨率为2 比特比特(ICR1 或或OCR1A 设设 为为 0 x0003)，最大分辨率为，最大分辨率为16 位位(ICR1 或或

19、OCR1A 设为设为 MAX)。 E&C College AVR Training 2006Slide 59 定时器与计数器定时器与计数器 相位频率修正相位频率修正PWMPWM模式的工作机制模式的工作机制 PWM 分辨率位数可用下式计算：分辨率位数可用下式计算： 工作于相频修正工作于相频修正PWM模式时，计数器的数值一直累加模式时，计数器的数值一直累加 到到ICR1 (WGM13:0 = 8) 或或OCR1A(WGM13:0 = 9)，然后改，然后改 变计数方向。在一个定时器时钟里变计数方向。在一个定时器时钟里TCNT1值等于值等于TOP值。值。 相频修正相频修正PWM 模式与相位修正模式与相

20、位修正PWM 模式的主要区别在模式的主要区别在 于于OCR1x 寄存器的更新时间寄存器的更新时间. 相频修正相频修正PWM 模式生成的输模式生成的输 出在所有的周期中均为对称信号。这是由于出在所有的周期中均为对称信号。这是由于OCR1x 在在 BOTTOM 得到更新，上升与下降斜坡长度始终相等。因此得到更新，上升与下降斜坡长度始终相等。因此 输出脉冲为对称的，确保了频率是正确的。输出脉冲为对称的，确保了频率是正确的。 E&C College AVR Training 2006Slide 60 定时器与计数器定时器与计数器 相位频率修正相位频率修正PWMPWM模式的时序模式的时序 E&C Col

21、lege AVR Training 2006Slide 61 定时器与计数器定时器与计数器 T1T1寄存器寄存器 Timer1/Counter1 Registers T/C1 T/C1 控制寄存器控制寄存器A A TCCR1ATCCR1A E&C College AVR Training 2006Slide 62 定时器与计数器定时器与计数器 T/C1 T/C1 控制寄存器控制寄存器B B TCCR1BTCCR1B T1T1寄存器寄存器 Timer1/Counter1 Registers T/C1 T/C1 控制寄存器控制寄存器A A TCCR1ATCCR1A E&C College AVR

22、Training 2006Slide 63 定时器与计数器定时器与计数器 T/C1 T/C1 控制寄存器控制寄存器B B TCCR1BTCCR1B T1T1寄存器寄存器 Timer1/Counter1 Registers T/C1 T/C1 控制寄存器控制寄存器A A TCCR1ATCCR1A E&C College AVR Training 2006Slide 64 定时器与计数器定时器与计数器 8 8 位定时器位定时器/ /计数器计数器T1T1寄存器寄存器 Timer0/Counter0 Registers T/C T/C 中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器 TIMSKTIMSK E&C Col

23、lege AVR Training 2006Slide 65 定时器与计数器定时器与计数器 T1T1寄存器寄存器 Timer1/Counter1 Registers 定时器定时器/ 计数器计数器TCNT1 16 位寄存器位寄存器TCNT1H/TCNT1L 两个两个8位位 输出比较寄存器输出比较寄存器OCR1A 16 位寄存器位寄存器OCR1AH/ OCR1AL两个两个8位位 输出比较寄存器输出比较寄存器OCR1B 16 位寄存器位寄存器OCR1BH/ OCR1BL两个两个8位位 输入捕捉寄存器输入捕捉寄存器ICR1 16 位寄存器位寄存器ICR1H/ ICR1L两个两个8位位 E&C Coll

24、ege AVR Training 2006Slide 66 定时器与计数器定时器与计数器 T/C0T/C0相关工作模式的设置相关工作模式的设置 E&C College AVR Training 2006Slide 67 定时器与计数器定时器与计数器 T/C0T/C0相关工作模式的设置相关工作模式的设置 E&C College AVR Training 2006Slide 68 定时器与计数器定时器与计数器 T/C0T/C0相关工作模式的设置相关工作模式的设置 E&C College AVR Training 2006Slide 69 定时器与计数器定时器与计数器 T/C1T/C1相关工作模式的

25、设置相关工作模式的设置 E&C College AVR Training 2006Slide 70 定时器与计数器定时器与计数器 E&C College AVR Training 2006Slide 71 定时器与计数器定时器与计数器 T/C2T/C2相关工作模式的设置相关工作模式的设置 E&C College AVR Training 2006Slide 72 定时器与计数器定时器与计数器 T/C2T/C2相关工作模式的设置相关工作模式的设置 E&C College AVR Training 2006Slide 73 定时器与计数器定时器与计数器 E&C College AVR Traini

26、ng 2006Slide 74 定时器与计数器定时器与计数器 USART I/O 数据寄存器数据寄存器 UDR E&C College AVR Training 2006Slide 75 定时器与计数器定时器与计数器 USART控制和状态寄存器控制和状态寄存器UCSRA Bit 7 Bit 7 RXC: USART RXC: USART 接收结束接收结束 接收缓冲器中有未读出的数据时接收缓冲器中有未读出的数据时RXCRXC置位，否则清零。置位，否则清零。接收器接收器 禁止时，接收缓冲器被刷新，导致禁止时，接收缓冲器被刷新，导致RXCRXC清零。清零。RXCRXC标志可用来产生接标志可用来产生接

27、 收结束中断收结束中断( ( 见对见对RXCIE RXCIE 位的描述位的描述) )。 Bit 6 Bit 6 TXC: USART TXC: USART 发送结束发送结束 发送移位缓冲器中的数据被送出，且当发送缓冲器发送移位缓冲器中的数据被送出，且当发送缓冲器(UDR)(UDR)为空为空 时时TXC TXC 置位。置位。执行发送结束中断时执行发送结束中断时TXCTXC标志自动清零，也可以通过标志自动清零，也可以通过 写写1 1进行清除操作。进行清除操作。TXCTXC标志可用来产生发送结束中断标志可用来产生发送结束中断( ( 见对见对TXCIE TXCIE 位的描述位的描述) )。 Bit 5

28、 Bit 5 UDRE: USART UDRE: USART 数据寄存器空数据寄存器空 UDREUDRE标志指出发送缓冲器标志指出发送缓冲器(UDR)(UDR)是否准备好接收新数据。是否准备好接收新数据。UDREUDRE 为为1 1说明缓冲器为空，已准备好进行数据接收。说明缓冲器为空，已准备好进行数据接收。UDREUDRE标志可用来产标志可用来产 生数据寄存器空中断生数据寄存器空中断( (见对见对UDRIEUDRIE位的描述位的描述) )。复位后。复位后UDREUDRE置位，表置位，表 明发送器已经就绪。明发送器已经就绪。 return E&C College AVR Training 2006Slide 76 定时器与计数器定时器与计数器 USART控制和状态寄存器控制和状态寄存器UCSRB Bit 4 RXEN: 接收使能接收使能 置位后将启动置位后将启动USART接收器接收器。RxD引脚的通用端口功引脚的通用端口功 能被能被USART功能所取代。禁止接收器将刷新接收缓冲器，功能所取代。禁止接收器将刷新接收缓冲器， 并使并使FE、DOR 及及PE 标志无效。标志无效。 Bit 3 TXEN: 发送使能发送使能 置位后将启动置位后将启动USART发送器。发送器。TxD引脚的通用端口功引脚的通用端口功 能被能被USAR