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  • 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 = 0, reverse = 0;//存储电机正转和反转pwm占空比的变量
    int timer0_count = 0;//timer0溢出事件计数器
    int capt_count = 0;//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 |= 5;//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 = 0;//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)//200kHz
    {
    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 >= 100)//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
    {
    timer0_count = 0;
    if(forward != 0)//forward, reverse存储电机正转和反转pwm占空比的变量
    {PORTD |= (1<<6);}
    if(reverse != 0)
    {PORTD |=(1<<7);}
    }
    //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
    if(timer0_count == forward)
    {PORTD &= ~(1 << 6);}
    if(timer0_count == reverse)
    {PORTD &= ~(1 << 7);}
    }
    
    /************************************************************************/
    /*  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 & (1 << 5))//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
    }
    
    
    /************************************************************************/
    /*  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*/
    /************************************************************************/
    ISR(TIMER1_OVF_vect)
    {
    TCNT1 = 64910;                           //重新给TCNT1赋值
    static unsigned char motor_state = 0;    //电机的状态,标志电机是正转还是反转,0:正转,1:反转
    switch(motor_state)
    {
    case 0://电机正转时
    if(capt_count > 40)              //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
    {reverse = capt_count - 40;} //直接把编码器计数值减去40,作为反转的占空比
    else if(capt_count < 0)          //如果编码器计数值小于0
    {motor_state = 1;}           //进入状态1
    else                             //如果编码器计数值在0~40内,为了不发生抖动,不需要反转
    {reverse = 0;}               //反转的占空比为0,相当于负极接地
    forward = 0;                     //正转的占空比为0,相当于正极接地
    break;
    
    case 1:
    if(capt_count < -40)             //如果编码器反转计数超过40,则电机需要正转,以保持电机不动
    {forward = (-capt_count) - 40;}//直接把编码器计数值减去40,作为正转的占空比
    else if(capt_count > 0)          //如果编码器计数值大于0
    {motor_state = 0;}           //返回状态0
    else                             //如果编码器计数值在-40~0内,为了不发生抖动,不需要正转
    {forward = 0;}               //正转的占空比为0,相当于正极接地
    reverse = 0;                     //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(1)
        {}
    
        return 0;
    }
    
    
    
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/wangh0802PositiveANDupward/p/2671062.html
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