4.1.2 直流电动机PWM调速原理
PWM是单片机上常用的模拟量输出方法，用占空比不同的脉冲驱动直流电动机转动，从而得到不同的转速。程序中通过调整输出脉冲的占空比来调节直流电动机的转速。
直流电动机PWM调速原理如下。
PWM控制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，也是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过对高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字信号，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有，要么完全无。电压或电流源是以一种通或断的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的，通时即是直流供电被加到负载上的时候，断时即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。
采样控制理论中有一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。PWM控制技术就是以该结论为理论基础，对半导体开关元器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
一般情况下，调节脉宽调制信号的脉宽有两种方法：一种是采用模拟电路中的调制方法；一种是使用脉冲计数法。
对于一般电动机控制，采用第一种方法在控制电压变化时滤波的实现存在较大困难，这主要是因为滤波频率较低、滤波精度要求高和滤波电路的参数不易调整。因此，采用第二种方法，由单片机控制实现的脉冲计数法。可以利用51单片机自带的内部计数器。
直流电动机单元由DC 12V、1.1W的直流电动机，小磁钢，霍尔元件及输出电路构成。PWM脉冲示意图如图4.1所示。通过调节T1的脉冲宽度，可以改变T1的占空比，从而改变输出，达到改变直流电动机转速的目的。
图4.1 PWM脉冲示意图
T=T_value×Tosc周期
T1=T1_value×Tosc高电平周期
式中：Tosc周期为定时器TO定时周期。