基于單片機(jī)PWM控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)研究

張 麗

（新疆昌吉職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 昌吉 831100）

PWM技術(shù)是提升單片機(jī)整體運(yùn)行質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，其在實(shí)踐中的應(yīng)用具有重要的意義，是控制操作的質(zhì)量決定因素，對(duì)于單片機(jī)整體的穩(wěn)定運(yùn)行有著至關(guān)重要的影響。根據(jù)控制技術(shù)的具體操作和運(yùn)算，能提出智能控制的顯著優(yōu)勢(shì)，并且根據(jù)具體載波情況，對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行形式有一定的了解，能夠?yàn)榫唧w操作增加單片機(jī)的可操控質(zhì)量，全面提升工作的質(zhì)量和水平。在單片機(jī)技術(shù)操作中，確保穩(wěn)定性是非常重要的，這就需要提升控制技術(shù)水平。

1 基于單片機(jī)PWM控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成與設(shè)計(jì)功能模塊

1.1 PWM單片機(jī)控制系統(tǒng)的作業(yè)原理及主要構(gòu)成

PWM技術(shù)能直接與單片機(jī)單線連接，通過單總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，接口十分簡(jiǎn)單，僅需一個(gè)I/O端口接口即可獲取溫度載波的波長(zhǎng)和波形，從而讀取溫度，并進(jìn)行恒溫控制。在這個(gè)操作的過程中，基于PWM技術(shù)的單片機(jī)系統(tǒng)主要是以芯片為核心，配備有溫度傳感器SD590設(shè)備，單片機(jī)芯片型號(hào)是Atmega16L，同時(shí)與計(jì)算機(jī)和LCD液晶顯示器TC1602A連接，安裝了直流電機(jī)及報(bào)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)（見圖1）。

圖1 系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)

由圖1可知，系統(tǒng)作業(yè)的主要原理是通過溫度傳感器AD590檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境溫度，根據(jù)溫度高度調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。如設(shè)定系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境溫度為≥45 ℃時(shí)，此時(shí)直流電動(dòng)機(jī)會(huì)在驅(qū)動(dòng)下快速運(yùn)轉(zhuǎn)，且轉(zhuǎn)速隨著溫度的升高而越來越快，兩者之間呈一定的正比例關(guān)系。但是，當(dāng)溫度≤75 ℃時(shí)，此時(shí)直流電動(dòng)轉(zhuǎn)機(jī)處于全速運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，轉(zhuǎn)速達(dá)到峰值；當(dāng)溫度≤10 ℃時(shí)，此時(shí)的直流電機(jī)處于反轉(zhuǎn)情況。當(dāng)溫度＜45 ℃時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)逐漸停止工作。

1.2 設(shè)計(jì)功能模塊

上述分析可知系統(tǒng)中的核心是單片機(jī)，該單片機(jī)始屬于一種微控制器，工作的時(shí)間基準(zhǔn)由時(shí)鐘電路提供，含有兩種不同的引腳模式，共同構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘電路，其中電容器主要是進(jìn)行讀取數(shù)值，這是系統(tǒng)的主要控制功能模塊（見圖2）。而溫度傳感器這個(gè)功能模塊主要是傳感器構(gòu)成，進(jìn)行測(cè)溫，且數(shù)據(jù)測(cè)溫的精準(zhǔn)度高，連接方便，僅需要一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和分析。而單片機(jī)中的時(shí)鐘芯片也是一個(gè)獨(dú)立的功能模塊，這部分主要是對(duì)直流電路運(yùn)行情況下的具體時(shí)間進(jìn)行可讀寫的記。PWM技術(shù)控制模塊主要是實(shí)現(xiàn)輸出，采用定時(shí)器配合軟件進(jìn)行輸出。在芯片驅(qū)動(dòng)下，電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)向，通過不同的引腳對(duì)其進(jìn)行控制。

圖2 程序中核心控制流程

2 PWM技術(shù)在單片機(jī)中的具體應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

2.1 技術(shù)應(yīng)用

單片機(jī)技術(shù)操作系統(tǒng)中，單片機(jī)的運(yùn)行得到有效完善，是系統(tǒng)控制的核心目標(biāo)。PWM控制技術(shù)則能滿足單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的需求，并確保系統(tǒng)功能模塊的相互實(shí)現(xiàn)。在PWM技術(shù)運(yùn)行的過程中，其工作的主要原理是以固定的運(yùn)行模式，發(fā)揮其穩(wěn)定的基礎(chǔ)特征，根據(jù)脈沖的狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)脈沖的中心線，使得當(dāng)前的PWM技術(shù)能利用波形，對(duì)有效控制進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。可以利用計(jì)算機(jī)函數(shù)計(jì)算方法，結(jié)合顯示器中的脈沖波形情況，對(duì)諧波成分進(jìn)行有效控制（見表1）。最終利用PWM技術(shù)能得到最終的脈沖和溫度調(diào)控的平均值，從而做出準(zhǔn)確的系統(tǒng)調(diào)試和判斷。按照系統(tǒng)呈現(xiàn)出來的具體波形特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)PWM技術(shù)過程的研究，便于當(dāng)前波形能有更好適應(yīng)既有的函數(shù)運(yùn)行法則，從而在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，利用PWM技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案的優(yōu)化和改進(jìn)，以便現(xiàn)有的波形圖利用固定的周期，實(shí)施相同范圍內(nèi)的平均優(yōu)化分配，以更加穩(wěn)定的促進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行。

表1 不同占空比的PWM脈沖測(cè)試波形仿真測(cè)試結(jié)果

由表1數(shù)據(jù)，我們?cè)谧鴺?biāo)數(shù)據(jù)庫中，能最終繪制出波形折線圖，并且得出最終的調(diào)控坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

2.2 PWM技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑

PWM技術(shù)提升單片機(jī)整體穩(wěn)定性和質(zhì)量的關(guān)鍵，主要是通過以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)。

2.2.1 載波周期

根據(jù)載波周期的運(yùn)行需求，PWM技術(shù)對(duì)載波進(jìn)行周期的理想環(huán)境設(shè)計(jì)，結(jié)合現(xiàn)有的載波周期情況，按照PWM技術(shù)控制需求，進(jìn)行危微機(jī)生成技術(shù)設(shè)計(jì)。在PWM控制模塊中，對(duì)明確的控制技術(shù)區(qū)間進(jìn)行分析，然后通過固定頻率計(jì)算，最終得到載波的長(zhǎng)期和周期。或者根據(jù)載波頻率及變化規(guī)律，對(duì)已經(jīng)發(fā)生變化的操作進(jìn)行設(shè)計(jì)，將超出最大變化范圍值的載波周期調(diào)控到范圍區(qū)間，從而優(yōu)化控制方案，保證方案的可調(diào)節(jié)性及可行性。

2.2.2 主程序

PWM技術(shù)控制實(shí)施的過程中，首先是對(duì)逆變器進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)丁的橋臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)，然后對(duì)逆變器裝置進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)功能的互補(bǔ)，以便當(dāng)前逆變器裝置按照橋臂運(yùn)轉(zhuǎn)情況順利運(yùn)行，減少故障問題。根據(jù)當(dāng)前驅(qū)動(dòng)的可操控空間，對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)使用過程中的區(qū)間進(jìn)行分析，利用既有的驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)區(qū)間運(yùn)行方位進(jìn)行判斷，然后根據(jù)信號(hào)輸出習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)不同線路的管理，讓單片機(jī)在操作中，能根據(jù)短路機(jī)制要求，順利運(yùn)行，結(jié)合現(xiàn)有的程序，對(duì)單片機(jī)運(yùn)行的方案進(jìn)行分析。

2.2.3 定時(shí)器

單片機(jī)運(yùn)行中，利用PWM技術(shù)加強(qiáng)對(duì)開關(guān)器頻率的控制。在規(guī)范操作中，進(jìn)行開關(guān)裝置性能的提高，以便當(dāng)前開關(guān)裝置能很大程度上適應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的基本要求。此外，還應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的需求，進(jìn)行質(zhì)量實(shí)施研究，結(jié)合載波的實(shí)現(xiàn)損耗性能的情況，當(dāng)頻率發(fā)生變化時(shí)，對(duì)最低頻率下的系統(tǒng)損耗進(jìn)行試驗(yàn)，不斷優(yōu)化載波的頻率，在固定時(shí)間段內(nèi)的電流脈沖，能達(dá)到固定區(qū)間的范圍，從而保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，滿足實(shí)際需求。

3 結(jié)語

綜上所述，單片機(jī)PWM技術(shù)作為現(xiàn)代智能可控制的新型技術(shù)，它在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要是能獲取實(shí)時(shí)脈沖，并且根據(jù)脈沖的實(shí)際狀況，對(duì)脈沖中心線實(shí)施研究。通過上述分析可知，當(dāng)前的PWM技術(shù)的平均值判斷非常精準(zhǔn)，根據(jù)具體波形情況，利用計(jì)算的函數(shù)計(jì)算，最終得到試驗(yàn)的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。在運(yùn)行過程中，PWM技術(shù)的應(yīng)用可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的恒溫控制，從而保證固定的波形長(zhǎng)度和形狀，對(duì)其實(shí)際生產(chǎn)對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范值進(jìn)行調(diào)試，對(duì)既定空間內(nèi)的坐標(biāo)進(jìn)行劃定，從而保證結(jié)構(gòu)區(qū)域內(nèi)的狀況穩(wěn)定。