学习STC51单片机35（芯片为STC89C52RCRC）智能小车3（PWM调速小车）

每日一言

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案例：PWM调速小车

回忆一下有更加了解：

PWM（脉冲宽度调制）是一个通用的控制概念，其核心是通过调节脉冲信号的占空比来实现对目标对象的控制。由于这一特性，PWM 技术被广泛应用于电子、电机控制、通信、电源管理等多个领域的各类模块和系统中。以下是具体说明：

是的！PWM 调速的核心就是通过计算平均电压来控制负载（如电机、LED 等）的能量输入。

小车 PWM 调速的核心原理并非利用惯性，而是通过脉冲宽度调制技术来控制电机的平均电压，从而调节转速。不过，在实际应用中，电机的机械惯性会影响调速的动态响应效果。以下是具体分析：

一、PWM 调速的基本原理

1. PWM（脉冲宽度调制）的工作机制

• 方波信号：通过微控制器（如 Arduino、STM32）输出高频方波信号（通常频率为 10-20kHz），信号的周期固定，但高电平持续时间（脉冲宽度）可调。
• 占空比：高电平时间占整个周期的比例，例如占空比 50% 表示方波一半时间为高电平，一半为低电平。
• 平均电压控制：电机两端的平均电压与占空比成正比。例如，占空比 100% 时电机接全电压（全速），占空比 50% 时平均电压为电源电压的一半，转速相应降低。

2. 电机的响应特性

• 直流电机：在 PWM 信号作用下，电机通过电感的续流效应（非惯性）维持连续转动。当方波为高电平时，电机通电加速；低电平时，由于电感存在，电流不会立即中断，而是通过续流二极管维持回路，电机依靠电磁惯性（而非机械惯性）继续转动。
• 转速与占空比的关系：在理想情况下（忽略摩擦、负载等），电机转速与 PWM 占空比近似线性相关。

二、惯性在调速中的作用

虽然 PWM 调速的核心是电气控制，但机械惯性会影响调速的动态过程：

1. 加速 / 减速时的惯性延迟

• 当增大占空比（提高目标转速）时，电机需要克服负载的机械惯性（如小车质量、车轮摩擦）才能达到新转速，因此转速不会瞬间跳变，而是有一个上升过程。
• 反之，减小占空比时，电机也不会立即停转，而是因机械惯性逐渐减速。

2. 惯性对控制精度的影响

• 在需要快速启停或精确调速的场景中（如机器人避障），机械惯性可能导致调速滞后，需通过 PID 控制算法补偿，而非依赖惯性本身。

三、常见误区：惯性与续流的区别

• 续流效应（电磁惯性）：由电机电感和续流二极管引起，确保 PWM 低电平时电流连续，属于电路特性，与机械惯性无关。
• 机械惯性：指电机转子和小车运动部件的惯性质量，影响转速变化的快慢，是物理特性。

四、总结

• 核心原理：PWM 调速通过调节占空比改变电机平均电压，实现转速控制，本质是电气控制，而非利用惯性。
• 惯性的角色：机械惯性会影响调速的动态响应速度，但属于被动的物理特性，不是调速的原理依据。
• 应用建议：若需提高调速精度，可结合 PID 算法补偿惯性延迟，或选择低惯性电机（如空心杯电机）以提升响应速度。

我的话来总结一下哈：PWM就是计算平均电压，平均电压大就快，小就慢，这个电压大小与每个周期内的高电平占空比有关，也就是，高电平的时间占比越大，那么电压就越大，反则越慢

OK我们来写代码：

我将会将每一段代码的下方进行代码块解释

main.c文件里面是要将我们的定时器初始化函数调用，  还有一点这个extern我之前讲过，这个关键字就是需要用到本工程其他.c文件的数据的时候，因为我们也不可能去自己定义一个，本身就是错误的思想，因为县长村长和村长张三是不一样的，而且变量也不允许重复定义语法层面也会报错，正确用法是当main.c文件需要使用time0.c文件的speed数据，那么我们使用这个关键字就可以直接使用time0.c的speed数据了

好的while里面就是把speed分别切换成18和40，当18的时候就是占空比为45%，那么就是平均电压也只有2.7v了（我是4节电池共6v），所以小车就慢了嘛，如果看实际的现象也很明显，一个轮子转得快一个转得慢

这个是延时函数

我们PWM肯定是要配置定时器的，这个是毋庸置疑的，因为PWM就是需要我们配置高低电平的各自占用时长，那么我们要定一个好计算的基础单位，比如这边我们使用0.5ms作为基础单位，因为我们知道我们使用的是50hz的频率，所以周期是20ms  20ms怎么算的(1/50=0.02s ->20ms )  20ms正好是40个0.5ms这样有利于我计算高电平的占空比。 当然了也可以自己配置其他的定时和频率，像我们这个L9110s这个电机是可以适配50hz的，但是也有其他的频率比如1khz 等等

这边就是我们的定时器中断，上一段代码是配置定时器，这个是中断函数，也是配置PWM波形的主要核心区，我们控制0.5ms的数量来模拟高电平的占空比，这边我们定义一个count是为了累加0.5ms 的数量，speed就是高电平的数量了，count会去检测是否高电平的数量是否到达speed的值，如果到了，那么就将剩下的时间全部转换成低电平，这样我们仅需要在main.c文件里面将speed赋值，我们想要的占空比越高也就是speed越高但是小于40，越高电压就越大，那么就小车的速度越快。反之越慢。

dalay.h头文件声明函数

motor.h声明函数

time0.h声明函数