2 PWM脉宽调制原理
2.1 PWM调速原理
PWM脉冲宽度调制技术就是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）的技术。下式是占空比计算公式：
t1 D? (2-1)
T 式中t1表示一个周期内开关管导通的时间，T表示一个周期的时间。
占空比D表示了在一个周期里，开关管导通的时间与周期的比值，变化范围为
0?D?1。由上式可知，当电源电压不变的情况下，电枢的端电压的平均值为VD?Vmax?D，因此占空比如果变化的话就可以改变端电压的平均值，从而达到调
速的目的，这就是PWM调速原理。如图所示：
图2-1 PWM信号的占空比
根据上图，假如是一直接通电源的话，电机的转速为最大，设为Vmax。现在我们
可以通过改变占空比来获得不同的转速，因为VD?Vmax?D。所以取不同的占空比
就能得到不同的转速，即通过占空比来达到调速的目的。
2.2 PWM 调速方法
调速原理如图2-1所示。通过控制脉冲占空比来改变电机的电枢电压。通常有3种方法改变占空比：
(1)定宽调频法：就是使t1的宽度保持不变，改变t2的宽度，此时周期T（即频率）也发生了变化，也就是所谓的宽度的大小不变，调整频率的大小；
(2)调宽调频法：就是使t2的宽度保持不变，改变t1的宽度，此时的周期T（即频率）也发生了变化，也就是所谓的调整宽度的大小和调整频率的大小；
(3)定频调宽法：就是使T（即频率）的宽度保持不变，改变t1的宽度，此时t2的宽度也会发生变化，也就是所谓的保持频率不变，调整宽度的大小。
从以上三种方法的分析中，选择哪种方法将影响系统的性能，一二种方法比较类似，都是通过改变周期（即频率）的大小来控制占空比，但这样会出现一个问题，一旦系统的固有频率和选择的控制频率比较靠近时，就会引起不必要的振荡，一般很少采用，所以本系统用的是第三种方法。因此，只要控制好脉冲的通电时间，就可以很容易实现控制转速。
2.3 PWM 实现方式
方案一：采用定时器做为脉宽控制的定时方式，这一方式产生的脉冲宽度极其精确，误差只在几个us。
方案二：采用软件延时方式，这一方式在精度上不及方案一，特别是在引入中断后，将有一定的误差。故采用方案一。
本设计采用单闭环系统，之所以会选择闭环还没采用开环，原因在于闭环相对于开环具有一些比较突出的一些优点，闭环的主要特点在于存在反馈控制，反馈控制的作用表现为如果被控制量偏离给定值，这样的偏差就会被反馈控制通过自己的修正作用去消除。从这一角度看，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。由于闭环系统的这些优点因此选用闭环系统。
如图2-2，通过单片机控制器产生PWM矩形波，PWM矩形波经过驱动电路的放大对直流电机进行PWM控制，由速度传感器对电机进行测速，并将测得的速度反馈到输入端即让反馈信号与给定量进行比较。从而达到对直流电机的较为精确的控制。
给定量 + + r PWM矩形波 被控量 单片机 _ 控制器 速度反馈 驱动电路 直流电机 y 光电编码器
图2-2直流电机PWM调速系统原理图
3硬件部分
3.1单片机的选型
综合各方面考虑本次设计采用低功耗、高性能CMOS8位微控制器AT89S52。它具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。 AT89S52主要性能：
1、与MCS-51单片机产品兼容
2、8K字节在系统可编程Flash 存储器 3、1000次擦写周期 4、全静态操作：0Hz-33MHz 5、三级加密程序存储器 6、32个可编程I/O口线 7、三个16位定时器/计数器 8、8个中断源
9、全双工UART串行通道 10、低功耗空闲和掉电模式 11、掉电后中断可唤醒 12、看门狗定时器 13、双数据指针 14、掉电标识符
AT89S52引脚图