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本节主要介绍学习直流电机驱动（PWM）的相关知识，包括直流电机驱动（PWM）介绍、本节目标等；并利用两个小实验来写程序进行练习，分别是LED呼吸灯以及 直流电机调速，最后附上相关代码。
文章目录
- 一、直流电机驱动（PWM）和本节目标
- 1.1 直流电机驱动（PWM）基础知识
- 1.2 本节目标
- 二、LED呼吸灯
- 二、直流电机调速
一、直流电机驱动（PWM）和本节目标
1.1 直流电机驱动（PWM）基础知识
直流电机介绍
本节我们主要学习的是直流电机，当然除了直流电机外还有很多其他种类的电机，比如步进电机、舵机、无刷电机、空心杯电机灯；
步进电机的结构中，外壳一整圈都分布着磁铁，中间有个转子，转子也是永磁体；通过对不同角度的磁铁进行通电，从而产生不同方向的磁力，改变转子的角度，最终吸引转子朝着特定的方向转动； 其好处就是，转子转动的速度，完全是由我们代码写入的通电时间决定的；
舵机可以输出固定的角度；常用与小车的转向电机；
无刷电机一般在四轴飞行器中会用到；其转速非常快，适合为飞机起飞提供强劲的动力；功率比较大，动力比较足；
电机驱动电路
电机对于单片机来说也是一种功率比较大的负载；如果将电机直接接在单片机的i/o口上，肯定是驱动不了的；而且有可能会损坏单片机的i/o口；所以我们需要在电机和i/o口之间加入驱动电路；
常见的驱动电路由两种，分别是大功率器件直接驱动和H桥驱动；
大功率器件直接驱动方式的特点是，它只能驱动电机朝着一个方向转动；因为这种电路不具备调换电机正反方向的功能；
H桥驱动方式是电机驱动里面非常有名的一种驱动方式；这种方式可以控制电机正反转；所以如果我们需要驱动电机正反转，那么就选H桥驱动电路；
大功率器件直接驱动方式跟三极管开关差不多，图中的Q1 PNP三极管要求选择一个功率比较大的器件；常见的达林顿管或mos管；
当IN输入低电平时，Q1三极管就会导通，电流就会由上往下（上图中）流动；D1二极管是用来保护电路的，称为续流二极管；正常驱动时，电流由上往下流动时，经过B1，就会驱动B1电机进行旋转；
续流二极管的作用是：因为电机是感性负载元件，所以在驱动时就要留意其感性值（电感值）；即当电路正常通电，电机正常运转一段时间，突然断电后，由于电感的特性，在断电的瞬间，电感会产生很大的电压，如果不加续流二极管，则电感产生的电压有反向击穿三极管的风险；加了续流二极管后，电感和续流二极管则会连通形成回路，消耗电机在断电瞬间产生的电压，直到消耗完；
下面是H桥驱动：
因为整天的形状像是H，所以这个电路被称为H桥；
如果使Q1和Q4两个三极管导通，而Q3和Q2两个三极管断开，那么电流就是从左上角流向右下角，如上图所示，这样电机就会朝着一个方向转动；如果反过来，Q3和Q2两个三极管导通，Q1和Q4两个三极管断开，则电流就是从右上角流向左下角，如下图所示，这样电机就会朝着另一个方向转动；通过这种方式控制电机的正反转，因为电流方向既可以向右又可以向左；
在H桥驱动中，因为电流可以正方向也可以反方向，所以没办法加续流二极管，所以就要求四个三极管具有很强的耐压特性，以保证能够扛得住电感在断电瞬间感应出来的高电压；
下面介绍电机调速的相关知识
PWM通俗解释：
第一种情况，可以先让电机通电转1ms，然后将其断开5ms，此时，断电后电机由于惯性还在转，只是速度会缓慢下降；下降5ms后，继续通电，又加速转了1ms，然后又断开，用惯性减速5ms；这样反复进行，电机通电增长的速度远小于断电后下降的速度，最终电机则会以一个比较缓慢的速度在运行；
第二种情况，让电机通电转5ms，然后将其断开1ms，此时断电后电机由于惯性还在转，只是速度会缓慢下降；下降1ms后，继续通电，又加速转了5ms，然后又断开，用惯性减速1ms；这样反复进行，电机通电增长的速度远小于断电后下降的速度，电机则会以一个比较快速的速度在运行；
第三种情况，让电机通电转5ms，然后将其断开5ms，此时断电后电机由于惯性还在转，只是速度会缓慢下降；下降5ms后，继续通电，又加速转了5ms，然后又断开，用惯性减速5ms；这样反复进行，电机通电增长的速度基本等于断电后下降的速度，电机则会以一个比中间的的速度在运行，比第一种情况速度大，比第二种情况的速度小；
总结一下就是，转的时间比较短，停的时间比较长，那么速度就比较低；反之，转的时间比较长，停的时间比较短，则转速比较高；
当然这里只是举个例子，具体在应用中设置多长时间通电和多长时间断电，就是下面要学习的PWM，脉冲宽度调制；
PWM经常用于这种存在惯性的场景，比如LED，断电后不会立马灭，而是有余晖慢慢变灭；比如电机，断电后不会立马停止转动，而是由于惯性慢慢的减速； 在这些具有惯性的场景中，PWM还是有很好的应用效果的；
PWM的参数包括：
频率：对于电机来说，就是断电和通电的次数，如果频率比较高，则电机转动的比较平滑；反之如果频率比较低，则电机转动的会有抖动；
占空比：占空比就是打开的时间比上一个周期的总时间；
精度：精度就是占空比的变化步距；
学习完PWM，就可以猜到电机调速的大致思想就是，不断的给电机高电平->低电平->高电平->低电平->高电平->低电平->高电平->低电平->高电平.........;通过控制频率就能控制电机的速度；
1.2 本节目标
目标1：LED呼吸灯
如下图所示，第一个LED灯以呼吸灯的形式进行亮灭
目标2：直流电机调速
将直流电机插在开发板上，按键K1、K2、K3可以对直流电机进行调速；
当按下K1时，1级速度速，如下图：
当按下K2时，2级速度速，如下图：
当按下K3时，3级速度速，如下图：
二、LED呼吸灯
代码路径：51单片机入门教程资料\课件及程序源码\程序源码\KeilProject\15-1 LED呼吸灯
具体代码：
#include <REGX52.H>
sbit LED=P2^0;
void Delay(unsigned int t)
{
while(t--);
}
void main()
{
unsigned char Time,i;
while(1)
{
for(Time=0;Time<100;Time++) //改变亮灭时间，由暗到亮
{
for(i=0;i<20;i++) //计次延时
{
LED=0; //LED亮
Delay(Time); //延时Time
LED=1; //LED灭
Delay(100-Time); //延时100-Time
}
}
for(Time=100;Time>0;Time--) //改变亮灭时间，由亮到暗
{
for(i=0;i<20;i++) //计次延时
{
LED=0; //LED亮
Delay(Time); //延时Time
LED=1; //LED灭
Delay(100-Time); //延时100-Time
}
}
}
}
二、直流电机调速
代码路径：51单片机入门教程资料\课件及程序源码\程序源码\KeilProject\15-2 直流电机调速
具体代码：
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "Key.h"
#include "Nixie.h"
#include "Timer0.h"
sbit Motor=P1^0;
unsigned char Counter,Compare; //计数值和比较值，用于输出PWM
unsigned char KeyNum,Speed;
void main()
{
Timer0_Init();
while(1)
{
KeyNum=Key();
if(KeyNum==1)
{
Speed++;
Speed%=4;
if(Speed==0){Compare=0;} //设置比较值，改变PWM占空比
if(Speed==1){Compare=50;}
if(Speed==2){Compare=75;}
if(Speed==3){Compare=100;}
}
Nixie(1,Speed);
}
}
void Timer0_Routine() interrupt 1
{
TL0 = 0x9C; //设置定时初值
TH0 = 0xFF; //设置定时初值
Counter++;
Counter%=100; //计数值变化范围限制在0~99
if(Counter<Compare) //计数值小于比较值
{
Motor=1; //输出1
}
else //计数值大于比较值
{
Motor=0; //输出0
}
}
