一个基于ATMEGA128的直流电机抱死程序（转）

源：一个基于ATMEGA128的直流电机抱死程序

先说一下我的硬件情况：一块ATMEGA128实验板；一个带编码器的80:1的变速电机，编码器的输出端连接到单片机的PD4和PD5引脚；一块电机驱动电路，该电路的输入为：24v电源、两路pwm信号输入，输出即为电机的正负极，要用该电路来驱动电机，则必须让两路pwm输入信号的一路占空比为0，另一路不为0，相当于让电机的一极接地，另一极接pwm，通过控制两路pwm的占空比来控制电机的转速和转动方向。pwm信号的输入端连接到单片机的PD6和PD7引脚。

下面是我的程序的设计思路： 这个程序用了两个定时器：timer0和timer1。

timer0用来产生pwm。timer0产生pwm信号是这样实现的：程序中有一个timer0的溢出事件计数器，和两个保存两路pwm信号占空比的变量，当timer0溢出事件计数器计数超过100时，如果某个pwm信号占空比不为0，则把相应pwm引脚置高电平，同时清零此计数器，当此计数器等于某个占空比时，则把相应引脚置低电平，从而实现timer0溢出事件计数器从0计数到100时输出一个周期的pwm信号。通过调节timer0的溢出频率，即可调节pwm信号输出的频率。

timer1用来对编码器的输出进行计数，同时调整pwm的占空比，实现对电机的控制。对编码器的输出计数是利用了timer1的输入捕捉功能，由于电机可以正转，也可以反转，导致编码器的CHA和CHB的输出也不同，所以可以在程序中可以判断电机是正转还是反转，再对编码器的输出脉冲进行计数，当电机正转的时候计数增加，电机反转的时候计数减少，所以编码器的计数值是有正负的。从而可以知道什么时候该通过调整pwm来控制电机。

下面是我的调试过程，也算是一点经验吧：以开始的思路是只要编码器的计数值不为0，我就要让电机反方向转动，以保持电机抱死，发送给电机的pwm是固定的数值，但是这样反而是抱不死，它在前后地抖动，而且pwm的占空比越大，电机抖动得越厉害，这样显然不行；后来想了一个办法，就是如果编码器的计数值在一定的范围内，我就不用让电机反方向转动。因为这个电机是变速电机，如果电机里面只转动一点点，在外面看来就相当于不动，这样的话就给电机预留了一部分转动的空间，用来消除抖动，就是说在这个空间内是不发送pwm给电机的，或者说电机两极的pwm占空比都为0。这样一来，当pwm占空比比较低时，是可以消除抖动，但是力气不大，就是说还是可以用钳子拧得动，调了很久都无法在抖动和电机力气之间取得平衡。后来又想了一个办法，在这个基础上再改进，因为之前的pwm占空比都是不变的，所以很难达到令人满意的效果，现在的方法是，根据电机被拧动的角度，或者说编码器的计数值大小来调整pwm的占空比，编码器的计数值偏离0越多（正或负得越大），pwm的占空比就越大，电机的力气也就越大，从而不会出现电机一旦被拧动就马上以最大速度转回去的情况，抖动也就消除了，而且电机力气很大。

编译环境是AVR Studio 5.0，下面是程序代码：

#include <avr/io.h>

#include <avr/interrupt.h> 

int forward = , reverse = ;//存储电机正转和反转pwm占空比的变量

int timer0_count = ;//timer0溢出事件计数器

int capt_count = ;//输入捕捉事件计数器

void port_init(void)

{

PORTA = 0x00;

DDRA  = 0x00;

PORTB = 0x00;

DDRB  = 0x00;

PORTC = 0x00; //m103 output only

DDRC  = 0x00;

PORTD = 0x00;

DDRD  = 0xC0;

PORTE = 0x00;

DDRE  = 0x00;

PORTF = 0x00;

DDRF  = 0x00;

PORTG = 0x00;

DDRG  = 0x00;

}

void timer0_init(void)

{

TCCR0 |= ;//256分频,普通模式

TIMSK |= 0x01;//timer0溢出中断

TCNT0 = 0xFE;//TCNT0赋初值

}

void timer1_init(void)

{

TCCR1B = 0x00;//停止

TCCR1A = 0x00;//普通模式

TCCR1C = 0x00;

TCNT1 = ;//计数初值

TCCR1B = 0xC4;//启动定时器，256分频,使能输入捕捉噪声抑制器,输入捕捉触发沿选择：上升沿

TIMSK = 0x24;//输入捕捉中断使能，T/C1溢出中断使能

}

/************************************************************************/

/*  timer0溢出中断函数，产生提供给电机的pwm                             */

/************************************************************************/

ISR(TIMER0_OVF_vect<span style="color: rgb(255, 0, 0);">)//200kHz

</span>{

TCNT0 = 0xFE;//TCNT0重新赋值

//当timer0_count等于100时，如果正转或反转的占空比不为0，则相应引脚输出高电平

if(++timer0_count >= )//<span style="color: rgb(255, 0, 0);">对timer0溢出事件计数100次，相当于100分频，最后输出到电机的pwm频率是2kHz

</span>{

timer0_count = ;

if(forward != <span style="color: rgb(255, 0, 0);">)//forward, reverse存储电机正转和反转pwm占空比的变量

</span>{PORTD |= (<<);}

if(reverse != )

{PORTD |=(<<);}

}

//<span style="color: rgb(255, 0, 0);">当timer0_count等于正转或反转的占空比时，相应引脚输出低电平，实现输出pwm信号

</span>if(timer0_count == forward)

{PORTD &= ~( << );}

if(timer0_count == reverse)

{PORTD &= ~( << );}

}

/************************************************************************/

/*  timer1输入捕捉中断函数,对编码器输出的上升沿进行计数              */

/************************************************************************/

ISR(TIMER1_CAPT_vect)

{

　　if(PIND & ( << ))//电机反转

　　{capt_count--;}//输入捕捉计数器减1

　　else               //电机正转

　　{capt_count++;}//输入捕捉计数器加1

}

/************************************************************************/

/*  <span style="color: rgb(255, 0, 0);">timer1溢出中断函数，100Hz,用于调整电机转速和转动的方向，实现电机抱死</span>*/

/************************************************************************/

ISR(TIMER1_OVF_vect)

{

TCNT1 = ;                           //重新给TCNT1赋值

static unsigned char <span style="color: rgb(255, 0, 0);">motor_state = ;    //电机的状态，标志电机是正转还是反转，0：正转，1：反转

</span>switch(motor_state)

{

case <span style="color: rgb(255, 0, 0);">://电机正转时

</span>if(capt_count > )              <span style="color: rgb(255, 0, 0);">//如果编码器正转计数超过40，则电机需要反转，以保持电机不动

</span>{reverse = capt_count - ;} //直接把编码器计数值减去40，作为反转的占空比

else if(capt_count < )          <span style="color: rgb(255, 0, 0);">//如果编码器计数值小于0

</span>{motor_state = ;}           //进入状态1

else                            <span style="color: rgb(255, 0, 0);"> //如果编码器计数值在0~40内，为了不发生抖动，不需要反转

</span>{reverse = ;}               //反转的占空比为0，相当于负极接地

forward = ;                     //正转的占空比为0，相当于正极接地

break;

case :

if(capt_count < -)             <span style="color: rgb(255, 0, 0);">//如果编码器反转计数超过40，则电机需要正转</span>，以保持电机不动

{forward = (-capt_count) - ;}//直接把编码器计数值减去40，作为正转的占空比

else if(capt_count > )          <span style="color: rgb(255, 0, 0);">//如果编码器计数值大于0

</span>{motor_state = ;}           //返回状态0

else                             <span style="color: rgb(255, 0, 0);">//如果编码器计数值在-40~0内，为了不发生抖动，不需要正转

</span>{forward = ;}               //正转的占空比为0，相当于正极接地

reverse = ;                     //反转的占空比为0 ，相当于负极接地

break;

default:

break;

}

}

void Init_Devices(void)

{

cli();//关闭全局中断

port_init();//I/O口初始化

timer1_init();//定时/计数器1初始化

timer0_init();//计时/计数器0初始化

sei();//打开全局中断

}

int main(void)

{

    Init_Devices();

    while()

    {}

    return ;

}