单片机PWM输出控制直流电机（89c51系列、stc12c5a60s2系列）

【pwm是如何控制电机转速】

【89C51系列单片机产生pwm波】

【STC12C5A60S2系列单片机输出PWM】

【pwm是如何控制电机转速】

在本科学习中，学生所做的小车多数为使用lm298n或者tb6612来驱动简单的直流电机，我们需要单片机输出pwm波来控制直流电机转速。

直流电机的PWM调速原理为：通过调节驱动电压脉冲宽度的方式，并与电路中一些相应的储能元件配合，改变了输送到电枢电压的幅值，从而达到改变直流电机转速的目的。

【89C51系列单片机产生pwm波】

89c51单片机没有自带pwm发生器，如果想要使用传统的51单片机产生pwm，只能通过软件模拟的方法来产生pwm。

软件模拟可以分为软件延时和定时器两种方法。

1、软件延时输出pwm

使用延时函数产生频率为1kHz的pwm方波（@12MHz晶振）

#include <reg52.h>sbit pwm = P1^0;void delay100us(unsigned int x)
{unsigned char i;while(--x){i = 20;while (--i);}
}int main(void)
{while(1){pwm = 1;delay100us(6);pwm = 0;delay100us(4);}
}

proteus仿真结果

使用简单的延时函数即可简单地模拟出pwm波。但是这种方法缺点很明显，就是在输出pwm时占用大量机器周期，此时若进行其他操作时会影响pwm的准确度。所以这种方法我们很少使用。

2、定时器产生pwm

使用定时器的溢出中断，在中断服务程序中改变IO口的电平高低，可以在多操作情况下输出比较准确的pwm波形。

比如我们使用定时器0。

定时器工作模式：我们设置定时器0工作模式为方式1,16位自动重载模式，这样可以获得较宽的调频范围。

定时器中断：16位自动重载模式下最多可以记65536个数，一旦超出这个数值，便会进入中断。定时器初值可以使用定时器计算器计算，方便快捷。

使用定时器0产生占空比可调，频率为100Hz的pwm波。

#include <reg52.h>sbit pwm = P1^0;unsigned int PWM = 50; //pwm占空比为50%,可调占空比
unsigned char time = 0;void Time0Init(void)
{TMOD = 0X01;  //定时器工作在方式1（16位定时器）TH0 = 0XFF;       //12M晶振下定时0.01msTL0 = 0X9c;ET0 = 1;           //开定时器1中断EA = 1;TR0 = 1;          //开启定时器
}void Timer0(void) interrupt 1
{TH0 = 0XFF;       //重装初值TL0 = 0X9c;time++;
}void main(void)
{Time0Init();while(1){if(time >= 100)   //PWM周期为100*0.1mstime = 0;if(time < PWM)        pwm = 1;else if(time >= PWM)pwm = 0;}
}

proteus仿真结果

由仿真结果来看，所得波形还是不算很精准，实际应用过程中还会有很多误差，但是这样已经比延时函数产生pwm的结果可靠的多。

【STC12C5A60S2系列单片机输出PWM】

我在做循迹小车时使用的是stc12c5a60s2单片机。stc12c5a60s2单片机集成了两路可编程计数器阵列（PCA）模块，可用于软件定时器、外部脉冲的捕捉、高速输出以及脉宽调制（PWM）输出。

使用stc12c5a60s2单片机的PCA模块可通过程序设定，使其工作于8位PWM模式，通过P13和P14输出。

如下图所示：

PWM输出频率取决于PCA定时器的时钟源。

由于所有模块共用仅有的PCA定时器，所以它们的输出频率相同。各个模块的输出占空比是独立变化的，与使用的捕获寄存器[EPCnL, CCAPnL]有关。当寄存器CL的值小于[EPCnL,CCAPnL]时，输出为低;当寄存器CL的值等于或大于[EPCnL, CCAPnL]时，输出为高。当CL的值由FF变为00溢出时，[EPCnH, CCAPnH]的内容装载到[EPCnL, CCAPnL]中。这样就可实现无干扰地更新PWM。要使能PWM模式，模块CCAPMn寄存器的PWMn和ECOMn位必须置位。

PCA时钟输入源频率由于PWM是8位的，所以

PWM频率 = PCA时钟输入源频率 / 256

PCA时钟输入源可以从以下8种中选择一种: SYSclk, SYSclk/2, SYSclk/4，SYSclk/6,SYSclk/8，SYSclk/12, 定时器0的溢出，ECI/P3.4输入。

当某个I/O口作为PWM使用时，该口状态：

PWM之前口的状态	PWM输出时口的状态
弱上拉/准双向	强推挽输出/强上拉输出，要加输出限流电阻1K-10K
强推挽输出/强上拉输出	强推挽输出/强上拉输出，要加输出限流电阻1K-10K
仅为输入/高阻输入	PWM无效
开漏	开漏

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#include "stc12c5a.h"void PCA_Init(void)
{CCON = 0;             //PCA初始化CMOD = 0x00;           //空闲时不计数，不产生中断，时钟源为Sysclk/12，PWM频率大约为4KHzCL = 0x00;               //PCA低8位清零CH = 0x00;               //PCA高8位清零CCAPM0 = 0x42;           //8位PWM模式，无中断CCAP0H = 0xc0;         //PWM0占空比（调节此处值调节PWM占空比）CCAP0L = 0xc0;           //PWM0占空比（调节此处值调节PWM占空比）CCAPM1 = 0x42;           //8位PWM模式，无中断CCAP1H = 0x40;         //PWM1占空比（调节此处值调节PWM占空比）CCAP1L = 0x40;           //PWM1占空比（调节此处值调节PWM占空比）CR = 1;                  //启动PCA计数器
}/*PWM占空比设置*/
void PWM_Set(unsigned char x,unsigned char y)
{CCAP0H = y;               //设置比较值CCAP0L = y; CCAP1H = x;                //设置比较值CCAP1L = x;
}void main(void)
{P1M0 = 0xff;              //P1口推挽输出P1M1 = 0x00;PCA_Init();               //PCA初始化PWM_Set(0x80,0x80);       //设置占空比while(1);
}

此时产生的就是占空比为50%的PWM波。使用示波器可以在P13和P14口测得PWM输出波形。