這一段幫同學用AVR128A做畢設，航模遙控控制機械臂工作臺，使用驅動的時候遇到了鎖不住電機的問題。原來解決這個問題是兩個方案：一是設置驅動的截斷的電流，＜多少轉速是死區。第二種方法是自己用編碼器寫一個抱死的程序。
下面是我的程序的設計思路： 這個程序用了兩個定時器：timer0和timer1。timer0用來產生pwm。timer0產生pwm信號是這樣實現的：程序中有一個timer0的溢出事件計數器，和兩個保存兩路pwm信號佔空比的變量，當timer0溢出事件計數器計數超過100時，如果某個pwm信號佔空比不爲0，則把相應pwm引腳置高電平，同時清零此計數器，當此計數器等於某個佔空比時，則把相應引腳置低電平，從而實現timer0溢出事件計數器從0計數到100時輸出一個週期的pwm信號。通過調節timer0的溢出頻率，即可調節pwm信號輸出的頻率。
timer1用來對編碼器的輸出進行計數，同時調整pwm的佔空比，實現對電機的控制。對編碼器的輸出計數是利用了timer1的輸入捕捉功能，由於電機可以正轉，也可以反轉，導致編碼器的CHA和CHB的輸出也不同，所以可以在程序中可以判斷電機是正轉還是反轉，再對編碼器的輸出脈衝進行計數，當電機正轉的時候計數增加，電機反轉的時候計數減少，所以編碼器的計數值是有正負的。從而可以知道什麼時候該通過調整pwm來控制電機。
下面是我的調試過程，也算是一點經驗吧：以開始的思路是隻要編碼器的計數值不爲0，我就要讓電機反方向轉動，以保持電機抱死，發送給電機的pwm是固定的數值，但是這樣反而是抱不死，它在前後地抖動，而且pwm的佔空比越大，電機抖動得越厲害，這樣顯然不行；後來想了一個辦法，就是如果編碼器的計數值在一定的範圍內，我就不用讓電機反方向轉動。因爲這個電機是變速電機，如果電機裏面只轉動一點點，在外面看來就相當於不動，這樣的話就給電機預留了一部分轉動的空間，用來消除抖動，就是說在這個空間內是不發送pwm給電機的，或者說電機兩極的pwm佔空比都爲0。這樣一來，當pwm佔空比比較低時，是可以消除抖動，但是力氣不大，就是說還是可以用鉗子擰得動，調了很久都無法在抖動和電機力氣之間取得平衡。後來又想了一個辦法，在這個基礎上再改進，因爲之前的pwm佔空比都是不變的，所以很難達到令人滿意的效果，現在的方法是，根據電機被擰動的角度，或者說編碼器的計數值大小來調整pwm的佔空比，編碼器的計數值偏離0越多（正或負得越大），pwm的佔空比就越大，電機的力氣也就越大，從而不會出現電機一旦被擰動就馬上以最大速度轉回去的情況，抖動也就消除了，而且電機力氣很大。
編譯環境是AVR Studio 5.0，下面是程序代碼：
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
int forward = 0, reverse = 0;//存儲電機正轉和反轉pwm佔空比的變量
int timer0_count = 0;//timer0溢出事件計數器
int capt_count = 0;//輸入捕捉事件計數器
void port_init(void)
{
PORTA = 0x00;
DDRA = 0x00;
PORTB = 0x00;
DDRB = 0x00;
PORTC = 0x00; //m103 output only
DDRC = 0x00;
PORTD = 0x00;
DDRD = 0xC0;
PORTE = 0x00;
DDRE = 0x00;
PORTF = 0x00;
DDRF = 0x00;
PORTG = 0x00;
DDRG = 0x00;
}
void timer0_init(void)
{
TCCR0 |= 5;//256分頻,普通模式
TIMSK |= 0x01;//timer0溢出中斷
TCNT0 = 0xFE;//TCNT0賦初值
}
void timer1_init(void)
{
TCCR1B = 0x00;//停止
TCCR1A = 0x00;//普通模式
TCCR1C = 0x00;
TCNT1 = 0;//計數初值
TCCR1B = 0xC4;//啓動定時器，256分頻,使能輸入捕捉噪聲抑制器,輸入捕捉觸發沿選擇：上升沿
TIMSK = 0x24;//輸入捕捉中斷使能，T/C1溢出中斷使能
}
/************************************************************************/
/* timer0溢出中斷函數，產生提供給電機的pwm */
/************************************************************************/
ISR(TIMER0_OVF_vect<span style="color: #ff0000;">)//200kHz
</span>{
TCNT0 = 0xFE;//TCNT0重新賦值
//當timer0_count等於100時，如果正轉或反轉的佔空比不爲0，則相應引腳輸出高電平
if(++timer0_count >= 100)//<span style="color: #ff0000;">對timer0溢出事件計數100次，相當於100分頻，最後輸出到電機的pwm頻率是2kHz
</span>{
timer0_count = 0;
if(forward != 0<span style="color: #ff0000;">)//forward, reverse存儲電機正轉和反轉pwm佔空比的變量
</span>{PORTD |= (1<<6);}
if(reverse != 0)
{PORTD |=(1<<7);}
}
//<span style="color: #ff0000;">當timer0_count等於正轉或反轉的佔空比時，相應引腳輸出低電平，實現輸出pwm信號
</span>if(timer0_count == forward)
{PORTD &= ~(1 << 6);}
if(timer0_count == reverse)
{PORTD &= ~(1 << 7);}
}
/************************************************************************/
/* timer1輸入捕捉中斷函數,對編碼器輸出的上升沿進行計數 */
/************************************************************************/
ISR(TIMER1_CAPT_vect)
{
if(PIND & (1 << 5))//電機反轉
{capt_count--;}//輸入捕捉計數器減1
else //電機正轉
{capt_count++;}//輸入捕捉計數器加1
}
/************************************************************************/
/* <span style="color: #ff0000;">timer1溢出中斷函數，100Hz,用於調整電機轉速和轉動的方向，實現電機抱死</span>*/
/************************************************************************/
ISR(TIMER1_OVF_vect)
{
TCNT1 = 64910; //重新給TCNT1賦值
static unsigned char <span style="color: #ff0000;">motor_state = 0; //電機的狀態，標誌電機是正轉還是反轉，0：正轉，1：反轉
</span>switch(motor_state)
{
case 0<span style="color: #ff0000;">://電機正轉時
</span>if(capt_count > 40) <span style="color: #ff0000;">//如果編碼器正轉計數超過40，則電機需要反轉，以保持電機不動
</span>{reverse = capt_count - 40;} //直接把編碼器計數值減去40，作爲反轉的佔空比
else if(capt_count < 0) <span style="color: #ff0000;">//如果編碼器計數值小於0
</span>{motor_state = 1;} //進入狀態1
else <span style="color: #ff0000;"> //如果編碼器計數值在0~40內，爲了不發生抖動，不需要反轉
</span>{reverse = 0;} //反轉的佔空比爲0，相當於負極接地
forward = 0; //正轉的佔空比爲0，相當於正極接地
break;
case 1:
if(capt_count < -40) <span style="color: #ff0000;">//如果編碼器反轉計數超過40，則電機需要正轉</span>，以保持電機不動
{forward = (-capt_count) - 40;}//直接把編碼器計數值減去40，作爲正轉的佔空比
else if(capt_count > 0) <span style="color: #ff0000;">//如果編碼器計數值大於0
</span>{motor_state = 0;} //返回狀態0
else <span style="color: #ff0000;">//如果編碼器計數值在-40~0內，爲了不發生抖動，不需要正轉
</span>{forward = 0;} //正轉的佔空比爲0，相當於正極接地
reverse = 0; //反轉的佔空比爲0 ，相當於負極接地
break;
default:
break;
}
}
void Init_Devices(void)
{
cli();//關閉全局中斷
port_init();//I/O口初始化
timer1_init();//定時/計數器1初始化
timer0_init();//計時/計數器0初始化
sei();//打開全局中斷
}
int main(void)
{
Init_Devices();
while(1)
{}
return 0;
}這是比較麻煩的方法，需要用到編碼器。後來仔細再讀一遍AVR的說明書。發現是PWM模式的選擇有問題。下面是5種模式說明
1 普通模式 WGM1=0
跟51的普通模式差不多，有TOV1溢出中斷標誌，發生於MAX(0xFFFF)時
1 採用內部計數時鐘 用於 ICP捕捉輸入場合---測量脈寬/紅外解碼
(捕捉輸入功能可以工作在多種模式下，而不單單只是普通模式)
2 採用外部計數脈衝輸入 用於 計數，測頻
其他的應用，採用其他模式更爲方便，不需要像51般費神
2 CTC模式 [比較匹配時清零定時器模式] WGM1=4,12
跟51的自動重載模式差不多
1 用於輸出50%佔空比的方波信號
2 用於產生準確的連續定時信號
WGM1=4時，最大值由OCR1A設定，TOP時產生OCF1A比較匹配中斷標誌
WGM1=12時，最大值由ICF1設定， TOP時產生ICF1輸入捕捉中斷標誌
------如果TOP=MAX，TOP時也會產生TOV1溢出中斷標誌
注:WGM=15時，也能實現從OC1A輸出方波，而且具備雙緩衝功能
計算公式： fOCn="fclk"_IO/(2*N*(1+TOP))
變量N 代表預分頻因子(1、8、64、256、1024)，T2多了(32、128)兩級。
3 快速PWM模式 WGM1=5,6,7,14,15
單斜波計數，用於輸出高頻率的PWM信號(比雙斜波的高一倍頻率)
都有TOV1溢出中斷，發生於TOP時[不是MAX,跟普通模式，CTC模式不一樣]
比較匹配後可以產生OCF1x比較匹配中斷.
WGM1=5時, 最大值爲0x00FF， 8位分辨率
WGM1=6時, 最大值爲0x01FF， 9位分辨率
WGM1=7時, 最大值爲0x03FF，10位分辨率
WGM1=14時,最大值由ICF1設定， TOP時產生ICF1輸入捕捉中斷 (單緩衝)
WGM1=15時,最大值由OCR1A設定，TOP時產生OCF1A比較匹配中斷(雙緩衝,但OC1A將沒有PWM能力，最多隻能輸出方波)
改變TOP值時必須保證新的TOP值不小於所有比較寄存器的數值
注意，即使OCR1A/B設爲0x0000，也會輸出一個定時器時鐘週期的窄脈衝，而不是一直爲低電平
計算公式：fPWM=fclk_IO/(N*(1+TOP))
4 相位修正PWM模式 WGM1=1,2,3,10,11
雙斜波計數，用於輸出高精度的，相位準確的，對稱的PWM信號
都有TOV1溢出中斷，但發生在BOOTOM時
比較匹配後可以產生OCF1x比較匹配中斷.
WGM1=1時, 最大值爲0x00FF， 8位分辨率
WGM1=2時, 最大值爲0x01FF， 9位分辨率
WGM1=3時, 最大值爲0x03FF，10位分辨率
WGM1=10時,最大值由ICF1設定， TOP時產生ICF1輸入捕捉中斷 (單緩衝)
WGM1=11時,最大值由OCR1A設定，TOP時產生OCF1A比較匹配中斷(雙緩衝,但OC1A將沒有PWM能力，最多隻能輸出方波)
改變TOP值時必須保證新的TOP值不小於所有比較寄存器的數值
可以輸出0%~100%佔空比的PWM信號
若要在T/C 運行時改變TOP 值，最好用相位與頻率修正模式代替相位修正模式。若TOP保持不變，那麼這兩種工作模式實際沒有區別
計算公式：fPWM=fclk_IO/(2*N*TOP)
5 相位與頻率修正PWM模式 WGM1=8，9
雙斜波計數，用於輸出高精度的、相位與頻率都準確的PWM波形
都有TOV1溢出中斷，但發生在BOOTOM時
比較匹配後可以產生OCF1x比較匹配中斷.
WGM1=8時,最大值由ICF1設定， TOP時產生ICF1輸入捕捉中斷 (單緩衝)
WGM1=9時,最大值由OCR1A設定，TOP時產生OCF1A比較匹配中斷(雙緩衝,但OC1A將沒有PWM能力，最多隻能輸出方波)
相頻修正修正PWM 模式與相位修正PWM 模式的主要區別在於OCR1x 寄存器的更新時間
改變TOP值時必須保證新的TOP值不小於所有比較寄存器的數值
可以輸出0%~100%佔空比的PWM信號
使用固定TOP 值時最好使用ICR1 寄存器定義TOP。這樣OCR1A 就可以用於在OC1A輸出PWM 波。
但是，如果PWM 基頻不斷變化(通過改變TOP值)， OCR1A的雙緩衝特性使其更適合於這個應用。
計算公式：fPWM=fclk_IO/(2*N*TOP)
說一下使用的體驗吧。我使用的是四個馮哈伯的24V電機，與一個5相步進電機加5807np驅動器。5相步進除了供電外，如果不設置扭矩，輸出脈衝檢測，步距角，只往CW和CCW輸入脈衝就可以實現正反轉。開始的想法是PWM直接輸出給CW，CCW。發現一直轉，無法停止，猜測應該是有脈衝一直輸出，手頭沒有示波器。採用的是快速PWM模式，問題是在OCRXX設置爲0的時候還是有短暫的脈衝輸出。換成相位修正模式解決問題。相位修正可以直接輸出0和5V。實際上，後來實驗，還沒有直接IO取反順暢，跟PWM的分頻有關係，頻率不夠快。
後面使用到了舵機，因爲2個定時器用來採集，兩個用來輸出PWM。沒有用來定時的資源了。就打算偷懶直接輸PWM。使用快速或者相位修正的10位模式可以做到使其轉動，但是因爲週期不是20ms，對應的時間設置和數字對不上，控制也不準確。如果想準確定時，通過自己的分頻計算，使用相頻可調模式，設置
TCCR1A=0XA0;
TCCR1B=0X13;
TCR1=1152;
OCR1A=87;//1.5MS 360舵機的停止可準確完成定時，輸出脈衝。