图4.2输出波形
SPWM法是根据上述的理论，把脉冲宽度时间占空比按正弦规律变化，在经过适当的滤波，屏蔽高频率段的波形，使其输出的脉冲电压的冲量和需要输出的正弦波的冲量相等，就能输出与正弦波等效的PWM波形。常见的具体实现SPWM的方法是面积法。等面积法就是根据SPWM法的控制原理，通过控制逆变电路中开关器件的通断时刻，产生等幅不等宽的矩形脉冲电压与所希望输出的正弦波在相应时间区间内等效，那就可以通过计算矩形脉冲的频率和幅值，并存入微处理器里，构成PWM信号的控制单元。因此PWM单元就能输出逆变电路所需脉冲电压的频率和幅值，输出的波形也很接近正弦波。 4.2 PWM技术产生
根据PWM的基本原理，常用两种产生PWM信号方法：一种方式是在占空比不变的情况下产生频率不同的脉冲，称作脉冲调制；另一种是在频率不变的情况下产生占空比不同的脉冲；称作脉宽调制。第一种方法需要产生很多不同频率的脉冲，条件相对苛刻，不容易实现，还会是电机振动或发出噪声。因此本课题中使用的是第二种方法脉冲调制，输出在频率恒定下改变占空比的PWM脉冲，意味着在整个过程中改变的仅仅是PWM的占空比，至于其他参数，尤其是脉冲频率保持不变，通过调整工作周期在基本周期内的长短来控制输出波形。 4.3 PWM控压调速原理
本课题使用的是直流电机，直流电机自身构造复杂，成本较高，维修困难，但是其效率高，转速快，小巧，稳定而用途广泛。直流电机最大的优点就是易于调速，非常适合本系统对电机的快速控制要求。直流电机的转速与加在电机两端的电压成正比，而电机两端的电压又与控制波形PWM的占空比成正比，可见电
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机的速度与输出波形的占空比成正比，占空比越大，电机两端的电压越高，电机转得越快，相反，占空比越小，电机两端的电压越低，电机转得越慢。从而完成PWM单元对智能清洁机器人的调速过程。
根据SPWM法可知，在同一个周期里，加在惯性环节两端的PWM脉冲与冲量相等的直流电加在直流电机的电压等效，输出的频率和幅值相等。因此假设在时间T内，脉冲宽度时间是t0，幅值为U。
图4.3
PWM脉冲
由图4.3可知时间T内，等效的脉冲直流电压为：
U0?t0UT
（4-1）
设??t0，则上式可化为： TU0??U(U为脉冲幅值）
式4-2中?为脉冲的占空比。
（4-2）
如果PWM 脉冲为周期性的矩形脉冲，周期时间为T，如图4.4所示，则和此脉冲的等效直流电压为：
U0?nt0Ut0U???U nTT
(U为矩形脉冲占空比)
（4-3）
图4.4
周期性PWM矩形脉冲
占空比?通常表示工作时间即开关管导通的时间与时间周期的比值。由上式
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可知等效直流电压的大小有脉冲的幅值U和占空比?决定的，但是实际系统中实时改变脉冲幅值是比较困难的，容易导致系统的不稳定，因此一般是设置为恒定的数值，通常改变占空比?来控制等效直流电压在0~U之间调节，从而实现STC89C52RC芯片对直流电机的控制。
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5 清洁机器人软件设计
5.1 行走电机控制程序 5.1.1 电机正反转控制
清洁机器人左右轮分别有一直流电机驱动，需要实现差速驱动。
在本设计中，主控单片机主要负责对电机进行控制及响应避障传感器检测到的信号。其中，其中具体L298N 控制电机运转的真值表如表5.1（只选取一路电机）。
表5.1 L298N 控制电机运转的真值表
ENA 0 1 1 1 1 IN1 X 1 0 1 0 IN2 X 0 1 1 0 运转状态 停止 正转 反转 刹车 停止 其中，“1”代表单片机输出高电平；“0”代表单片机输出低电平。当单片机的两个控制IO 口同时为高电平或同时为低电平时电机都不能转动。只有当一个IO口输出高电平而另外一个输出低电平时直流电机才能转动。而且输出的高电平与电平顺序不一样直流电机的转动方向也会不一样。
例如，要使小车前进就必须使两个电机同时正转，其程序如下： void go()//前进 {
}
同理，只需改变电机驱动芯片的输入信号，便可控制小车的动作方向。
IN1=1;IN2=0; IN3=1;IN4=0; zkb1=25;zkb2=25;
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5.1.2 电机转速控制
清洁机器人在完成清洁过程中，并不需要很高的行走速度，因此，通过PWM方式可以将电机的转速控制在一个稳定的低速状态。
PWM波的产生可以采取延迟和定时器两种方式实现。采用延迟法太占系统资 源，所以选择用定时器来产生PWM波。这里我们提出一种只使用一个定时器便能产生多组PWM波的新方法。其原理是设定一个周期时间为T, 将这一个周期时间等分成N份，如图5.1所示，每一小段时间为t，t为定时器的定时时间。在定时中断程序中，PWM1和PWM2都先赋高电平，根据需要的占空比，如PWM1为30%、PWM2为50%时，PWM1在三个定时中断后变为低电平，而PWM2继续为高电平，直到5个定时中断后才转变为低电平，取10 个定时中断为一个周期，这样循环就产生了两个占空比不同的PWM波。利用这个原理可以产生多组并行的PWM波。
图5.1
多组并行PWM波产生原理图
按照上述原理就可以产生两组可变占空比的PWM波，分别赋给ENA和ENB,就可以控制两直流驱动电机的转速。具体流程见图5.2，t为一临时变量，zkb1、
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