2。2 PWM基本原理及其实现方法

PWM就是通过控制固定电压的直流电源开关频率，来改变负载两端电压，来达到控制要求的一种电压调整的方法。

输出电压都是直流电压，因此脉冲既是等幅的，也是等宽的，仅仅是对脉冲的占空比进行控制。在 PWM 驱动控制的调速系统中，通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值(即占空比) ，来改变平均电压的大小，从而来控制电机的转速。在脉冲作用下，按一个固定的频率来接通和断开电源，就能够实时控制电

机的运转速度。当电机通电时速度增加；电机断电时速度减小。

设电机直接接电源时(即占空比为 100%)，电机转速为  ，设占空比为 

则电机的平均速度为 

式中： 为平均速度；

     为全速 (即直接通电时的速度)；

     为占空比（0—1）

注： 是直流电机直接通电时的速度，只跟电机本身的特性相关，而电机一定时， 为一个定值。改变占空比  ，就能得到不同的平均速度，从而就能够对电机的转速进行实时控制。

典型的PWM波

PWM调速工作方式有两种：（1）双极性工作制；（2）单极性工作制。

（1）双极性工作制：在一个脉冲周期内，单片机两控制口各输出一个控制信号，两个信号高低电平相反，两信号的高电平时差决定电动机的转向与转速。（2）单极性工作制：单片机控制口一端给高电平，一端输出PWM信号，两口的输出切换和对PWM的占空比调节决定电动机的转向和转速。

由于单极性工作制电压波中的交流成分比双极性工作制的小，其电流的最大波动也比双极性工作制小，本设计采用了单极性工作制。

PWM调脉宽方式有三种：（1）定频调宽；（2）定宽调频；（3）调宽调频。来*自-优=尔,论:文+网www.chuibin.com

本设计采用了定频调宽的方式，这种方式电动机在运转时比较稳定，而且在采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方便。

PWM软件实现方式有两种：（1）采用定时器作为脉宽控制的定时方式，产生的脉冲宽度很精确，误差只在几个微秒；（2）采用软件延时方式，在精确度上没有定时器好,尤其在引入中断后，会有一定的误差。

本设计采用定时器作为脉宽控制的定时方式。

3 系统设计

3。1 设计方案

基于PWM的电机调速系统使用了以STC89C51单片机产生PWM信号给电机，对电机进行调速。本产品使用的处理芯片是STC89C51单片机，LCD1602为显示屏，L298ND模块为电机驱动。同时为方便看出电机转速，在电机旁并联LED，通过LED的亮度可以直观看出转速提高还是下降。如图3-1为整体方案流程图，单片机处理独立键盘输入的信息，并输出相应的PWM信号给L298N电机驱动模块，来控制电机转速，LCD1602为人机界面。