脉冲宽度调制电路的制作

步骤1：说明

这个世界上的每个人都有一些惯性。每次通电时，电动机都会旋转。一旦关闭电源，它将趋于停止。但是它不会立即停止，需要一些时间。但是在它完全停止之前，它再次通电！因此，它开始运动。但是即使到现在，也要花一些时间才能达到最大速度。但是在它发生之前，它已经关闭电源，依此类推。因此，此动作的整体效果是电动机连续旋转，但转速较低。

脉冲宽度调制（PWM）是一种相对较新的功率切换技术，用于在完全打开和完全关闭水平。通常，数字脉冲具有相同的开启和关闭时间周期，但是在某些情况下，我们需要数字脉冲具有更多/更少的开启时间/关闭时间。在PWM技术中，我们创建具有不相等数量的导通和截止状态的数字脉冲，以获得所需的中间电压值。

占空比由一个完整数字脉冲中高电压持续时间的百分比定义。可以通过以下方式计算：

占空比的百分比= T/T（周期）x 100

让我们提出问题陈述。我们需要生成一个占空比为45％的50 Hz PWM信号。

频率 = 50 Hz

时间段，T = T（on）+ T（off）= 1/50 = 0.02 s = 20 ms

占空比 = 45％

因此，根据上述方程式求解，我们得到

T（on）= 9毫秒

T（off ）= 11毫秒

步骤2：AVR计时器-PWM模式

制作PWM时，AVR包含单独的硬件！通过使用它，CPU指示硬件产生特定占空比的PWM。 ATmega328具有6个PWM输出，其中2个位于定时器/计数器0（8位）上，2个位于定时器/计数器1（16位）上，2个位于定时器/计数器2（8位）上。定时器/计数器0是ATmega328上最简单的PWM器件。定时器/计数器0可以在三种模式下运行：

快速PWM

相位和频率校正PWM

相位校正PWM

每个这些模式可以反转也可以不反转。

在PWM模式下初始化Timer0：

TCCR0A | =（1 《-设置WGM：快速PWM

TCCR0A | =（1 《-设置比较输出模式A ，B

TCCR0B | =（1 《-使用预分频器= 256设置计时器

：光强度测量-ADC和LDR。

Light依存电阻器（LDR）是一种传感器，当光落在其表面变化时会改变其电阻。

LDR由半导体材料制成，以使其具有光敏特性。这些LDR或光电电阻的工作原理是“光电导”。现在，该原理说的是，每当光落在LDR的表面上时（在这种情况下），元件的电导就会增加，换句话说，当光落在LDR的表面时，LDR的电阻会减小。由于它是表面上使用的半导体材料的特性，因此实现了LDR电阻降低的特性。 LDR通常用于检测光的存在或测量光的强度。

要将外部连续信息（模拟信息）传输到数字/计算系统中，必须将其转换为整数（数字）。 ）值。此类转换由模数转换器（ADC）进行。将模拟值转换为数字值的过程称为模拟到数字转换。简而言之，模拟信号是我们周围的真实世界信号，如声音和光。

数字信号是数字或数字格式的模拟等效项，微控制器等数字系统已经很好地理解了。 ADC是一种可测量模拟信号并产生相同信号的数字等效信号的硬件。 AVR微控制器具有内置的ADC功能，可将模拟电压转换为整数。 AVR将其转换为0到1023范围内的10位数字。

我们使用带有LDR的分压器电路的电压电平进行模数转换，以测量光强度。

初始化ADC：

TADCSRA | =（1 《-启用ADC

ADCSRA | =（1 《-设置ADC预分频器= 128

ADMUX =（1 《-设置参考电压= AVCC; -设置输入通道= ADC0

观看视频，并详细介绍ADC AVR微控制器：AVR微控制器。光强度测量。 ADC和LDR

第4步：控制器直流电动机和双H桥电动机驱动器模块-L298N

我们使用直流电动机驱动器是因为微控制器通常不能提供不超过100毫安的电流。微控制器很聪明，但功能不强。该模块将为微控制器增加一些动力，以驱动大功率直流电动机。它可以同时控制2个直流电机，每个电机最多2安培，或者一个步进电机。我们可以使用PWM及其电机的旋转方向来控制速度。此外，它还用于驱动LED胶带的亮度。

引脚说明：

OUT1 和 OUT2 端口，用于连接直流电动机。 OUT3 和 OUT4 用于连接 LED胶带。

ENA 和 ENB 是启用引脚：通过将 ENA 连接到高电平（+ 5V），可以启用端口 OUT1 和 OUT2 。

如果将 ENA 引脚连接到低电平（GND），则会禁用 OUT1 和 OUT2 。同样，对于 ENB 和 OUT3 和 OUT4 。

IN1 到 IN4 是将连接到AVR的输入引脚。

如果 IN1 -高（+ 5V）， IN2 -低（GND），则 OUT1 变高，并且 OUT2 变低，因此我们可以驱动电动机。

如果 IN3 -高（+ 5V）， IN4 -低（ GND）， OUT4 变高而 OUT3 变低，因此LED胶带灯亮。

如果要反转电动机只是反转 IN1 和 IN2 极性，对于 IN3 和 IN4 也是如此。

将 PWM 信号应用于 ENA 和 ENB ，您可以控制两个不同输出端口上的电动机速度。

板可以接受从 7V 到 12V 的标称值。

跳线：共有三个跳线引脚； 跳线1 ：如果您的电动机需要超过 12V 的电源，则必须断开跳线1 并施加所需的电压（最大 35V ）在 12V 终端上。带上另一个 5V 电源，并在 5V 端子上输入。是的，如果您需要施加超过 12V 的电压（移除了 Jumper 1 时），则必须输入 5V 。

5V 输入用于 IC 的正常运行，因为卸下跳线将禁用内置的 5V 稳压器并防止更高的输入来自 12V 端子的电压。

如果您的电源介于 7V 至 12V之间，则 5V 端子用作输出。 ，如果您施加的电压大于 12V ，则用作输入

，并且跳线被移除。

跳线2和跳线3：您必须移除这两个跳线，而必须输入来自微控制器的启用和禁用信号，大多数用户更喜欢移除这两个跳线并施加来自微控制器的信号。

如果您将这两个跳线保留为 OUT1 至 OUT4 将始终处于启用状态。记住 OUT1 和 OUT2 的 ENA 跳线。 OUT3 和 OUT4 的 ENB 跳线。

步骤5：用C语言编写程序代码。将HEX文件上传到微控制器闪存中

使用集成开发平台-Atmel Studio以C代码编写和构建AVR微控制器应用程序。

#ifndef F_CPU

#define F_CPU 16000000UL // telling controller crystal frequency （16 MHz AVR ATMega328P）

#endif

#include //header to enable data flow control over pins. Defines pins， ports， etc.

#include //header to enable delay function in program

#define BUTTON1 2 // button switch connected to port B pin 2

#define DEBOUNCE_TIME 25 // time to wait while “de-bouncing” button

#define LOCK_INPUT_TIME 300 // time to wait after a button press

// Timer0， PWM Initialization

void timer0_init（）

{

// set up timer OC0A，OC0B pin in toggle mode and CTC mode

TCCR0A |= （1 《《 COM0A1）|（1 《《 COM0B1）|（1 《《 WGM00）|（1 《《 WGM01）;

// set up timer with prescaler = 256

TCCR0B |= （1 《《 CS02）;

// initialize counter

TCNT0 = 0;

// initialize compare value

OCR0A = 0;

}

// ADC Initialization

void ADC_init（）

{

// Enable ADC， sampling freq=osc_freq/128 set prescaler to max value， 128

ADCSRA |= （1《

ADMUX = （1《// Select Voltage Reference （AVCC）

// Button switch status

unsigned char button_state（）

{

/* the button is pressed when BUTTON1 bit is clear */

if （！（PINB & （1《

{

_delay_ms（DEBOUNCE_TIME）;

if （！（PINB & （1《

}

return 0;

}

// Ports Initialization

void port_init（）

{

DDRB =0b00011011; //PB0-IN1， PB1-IN2，PB3-IN3， PB4-IN4， PB2 - BUTTON SWITCH DIRECT

PORTB=0b00010110;

DDRD =0b01100000; //PD5-ENB （OC0B）， PD6-ENA （OC0A）

PORTD=0b00000000;

DDRC =0b00000000; // PC0-ADC

PORTC=0b00000000; // Set all pins of PORTC low which turns it off.

}

// This function reads the value of the analog to digital convert.

uint16_t get_LightLevel（）

{

_delay_ms（10）; // Wait for some time for the channel to get selected

ADCSRA |= （1《 // Start the ADC conversion by setting ADSC bit. Write 1 to ADSC

while（ADCSRA & （1《// Wait for conversion to complete

// ADSC becomes 0 again till then， run loop continuously

_delay_ms（10）;

return（ADC）; // Return the 10-bit result

}

// This function Re-maps a number from one range （0-1023） to another （0-100）。

uint32_t map（uint32_t x， uint32_t in_min， uint32_t in_max， uint32_t out_min， uint32_t out_max）

{

return （x - in_min） * （out_max - out_min） / （in_max - in_min） + out_min;

}

int main（void）

{

uint16_t i1=0;

port_init（）;

timer0_init（）;

ADC_init（）; // initialization ADC

while （1）

{

i1=map（get_LightLevel（），0，1023，0，100）;

OCR0A=i1; // Set output compare register channel A

OCR0B=100-i1; // Set output compare register channel B （inverted）

if （button_state（）） // If the button is pressed， toggle the LED‘s state and delay for 300ms （#define LOCK_INPUT_TIME）

{

PORTB ^= （1《《0）; // toggling the current state of the pin IN1.

PORTB ^= （1《《1）; // toggling the current state of the pin IN2. Reverse the rotational direction of the motor

PORTB ^= （1《《3）; // toggling the current state of the pin IN3.

PORTB ^= （1《《4）; // toggling the current state of the pin IN4. LED Tape is turn off/on.

_delay_ms（LOCK_INPUT_TIME）;

}

};

return （0）;

}

编程完成了。接下来，将项目代码构建并编译到十六进制文件中。

将HEX文件上传到微控制器闪存中：

在DOS提示符窗口中键入以下命令：

avrdude –c ［程序员名称］ –p m328p –u –U flash：w：［您的十六进制文件的名称］

在我的情况下是：

avrdude –c ISPProgv1 –p m328p –u –U flash：w：PWM.hex

此命令将十六进制文件写入微控制器的内存。观看视频，详细介绍微控制器闪存的刻录：微控制器闪存的刻录。..

好！现在，微控制器按照我们程序的指令工作。让我们检查一下！

步骤6：电路

根据原理图连接组件

插入电源，并且可以正常工作！