单级倒立摆毕业论文(编辑修改稿)

单级倒立摆毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

5 页 共 19 页 这里我们采用的是 10位内部 作为参考 电压。 ADC 转换结果 转换结束后 (ADIF 为高 )，转换结果被存入 ADC 结果寄存器 (ADCL, ADCH)。 单次转换的结果如下，式 31： （ 31） 式中， VIN 为被选中引脚的输入电压， VREF 为参考电压。 0x000 代表模拟地电平， 0x3FF 代表所选参考电压的数值减去 1LSB。 如果使用差分通道，结果如式 32： （ 32） 式中， VPOS 为输入引脚正电压， VNEG 为输入引脚负电压， GAIN 为选定的增益因子，且 VREF 为参考电压。 结果用 2 的补码形式表示，从 0x200 (512d) 到 0x1FF (+511d)。 如果用户希望对结果执行快速极性检测，它充分读结果的MSB( ADCH 中 ADC9 )。 如果该位为 1，结果为负；该位为 0，结果为正。 PWM 发生模式 Atmega16 的 PWM 模式分为：普通模式、 CTC( 比较匹配时清零定时器 )模式、快速 PWM 模式、相位修正 PWM 模式。 这里我们选择的是快速 PWM 模式。 快速 PWM模式工作原理： 快速 PWM 模式 (WGM01:0 = 3) 可用来产生高频的 PWM 波形。 快速 PWM 模式与其他 PWM 模式的不同之处是其单斜坡工作方式。 计数器从 BOTTOM 计到 MAX，然后立即回到 BOTTOM 重新开始。 对于普通的比较输出模式，输出比较引脚 OC0在 TCNT0 与 OCR0 匹配时清零，在 BOTTOM 时置位；对于反向比较输出模式， OC0 的动作正好相反。 由于使用了单斜坡模式，快速 PWM 模式的工作频率比使用双斜坡的相位修正 PWM 模式高一倍。 此高频操作特性使得快速 PWM 模式十分适合于功率调节，整流和 DAC 应用。 高频可以减小外部元器件 ( 电感，电容 ) 的物理尺寸，从而降低系统成本。 工作于快速 PWM 模式时，计数器的数值一直增加到 MAX，然后在后 面的一个时钟周期清零。 具体的时序图为 Figure 32。 图中柱状的 TCNT0 表示这是单边斜坡操作。 方框图同时包含了普通的 PWM 输出以及反向 PWM 输出。 TCNT0 斜坡上的短水平线表示 OCR0 和 TCNT0 的比较匹配。 快速 PWM模式时序图，如图 32： 第 6 页 共 19 页 图 32 快速 PWM模式时序图 计时器数值达到 MAX 时 T/C 溢出标志 TOV0 置位。 如果中断使能，在中断服务程序可以更新比较值。 工作于快速 PWM 模式时，比较单元可以在 OC0 引脚上输出 PWM 波形。 设置COM01:0为 2 可以产生普通的 PWM 信号；为 3 则可以产生反向 PWM 波形。 要想在引脚上得到输出信号还必须将 OC0 的数据方向设置为输出。 产生 PWM 波形的机理是 OC0 寄存器在 OCR0 与 TCNT0 匹配时置位 ( 或清零 )，以及在计数器清零 ( 从MAX变为 BOTTOM) 的那一个定时器时钟周期清零 ( 或置位 )。 输出的 PWM 频率可以通过如下公式计算得到，如式 33： （ 33） 变量 N 代表分频因子 ( 6 256 或 1024)。 OCR0寄存器为极限值时表示快速 PWM模式的一些特殊情况。 若 OCR0等于BOTTOM，输出 为出现在第 MAX+1 个定时器时钟周期的窄脉冲； OCR0 为 MAX 时，根据 COM01:0的设定，输出恒为高电平或低电平。 通过设定 OC0 在比较匹配时进行逻辑电平取反 (COM01:0 = 1)，可以得到占空比为 50%的周期信号。 OCR0 为 0 时信号有最高频率 foc2 = fclk_I/O/2。 这个特性类似于 CTC 模式下的 OC0 取反操作，不同之处在于快速 PWM 模式具有双缓冲。 直流电机驱动电路 第 7 页 共 19 页 直流电机驱动电路如图 33所示： 图 33 直流电机驱动电路 L298是意大 利 SGS半导体公司生产的步进电机专用控制器，它能产生 4相控制信号，可用于计算机控制的两相双极和四相单相步进电机，能够用单四拍、双四拍、四相八拍方式控制步进电机。 芯片内的 PWM 斩波器电路可开关模式下调节步进电机绕组中的电机绕组中的电流。 该集成电路采用了 SGS公司的模拟 /数字兼容的 I2L 技术，使用 5V 的电源电压，全部信号的连接都与 TFL/CMOS 或集电极开路的晶体管兼容。 变换器是一个重要组成部分。 变换器由一个三倍计算器加某些组合逻辑电路组成，产生一个基本的八格雷码 (。 由变换器产生 4个输出信号送给后面的输出逻辑 部分，输出逻辑提供禁止和斩波器功能所需的相序。 为了获得电动机良好的速度和转矩特性，相序信号是通过 2个 PWM 斩波器控制电动波器包含有一个比较器、一个触发器和一个外部检测电阻，如图 4所示，晶片内部的通用振荡器提供斩波频率脉冲。 每个斩波器的触发器由振荡器的 脉冲调节，当负载电流提高时检测电阻上的电压相对提高，当电压达到 Uref 时 (Uref 是根据峰值负载电流而定的 )，将触发器重置，切断输出，直至第二个振荡脉冲到来、此线路的输出 (即触发器 第 8 页 共 19 页 Q输出 )是 一恒定速率的 PWM信号， L297的 CONTROL 端的输入决定斩波器对相位线 A， B， C， D 或抑制线 INH1和 INH2起作用。 CONTROL 为高电平时，对 A， B， C，D有抑制作用；为低电平时，则对抑制线 INH1和 INH2有抑制作用，从而可对电动机和转矩进行控制。 引脚图如图 34： 图 3。