基于Intel8253与L298N的电机PWM调速方法
1、引言
脉冲宽度调制（pulsewidthmodulation—pwm）是指将输出信号的基本周期固定，通过调整基本周期内工作周期的大小来控制输出功率。原理就是开关管在一个周期内的导通时间为t，周期为t，则电机两端的平均电压u=vcct/t=αvcc。其中，α=t/t（占空比），vcc是电源电压。
pwm常取代数/模转换器（dac）用于功率输出控制，其中，直流电机与交流电机的速度控制是最常见的应用。通常pwm配合桥式驱动电路实现直流电机调速，非常简单，且调速范围大。
2、intel8253的内部结构及工作模式 2.1、intel8253的内部结构 intel8253是微型计算机外围接口电路，内部包含3个彼此独立的16位减法计数器。每个计数器都可由软件确定为16位二进制减法计数器或者十进制4位bcd减法计数器。每个计数器都有6种不同的工作模式，也由软件确定。每个计数器都有一个时钟输入端（clk）、一个门控信号输入端（gate）和输出端（out）。读写由a1、a0、rd、wr和cs等引脚加以控制，主要用以控制intel8253的数据与命令的写入、读取与禁止。intel8253的引脚排列如图1中的u3所示。
图1采用intel8253与l298n的pwm调速电路
2.2、与pwm有关的工作模式 与pwm有关的工作模式是模式1和模式2。
（1）模式1
当某计数器设置在模式1以后，微型计算机可以通过二条输出指令将16位数据m送入该计数器。这时该计数器的输出端并无任何响应。一旦该计数器的门控输入端脉冲上升沿到时，它的输出端立刻输出一个宽度为mτ的负向脉冲，如图2所示。
（2）模式2
当某计数器设置在模式2以后，微型计算机可以通过二条输出指令将16位数据n送入该计数器。输出指令结束后，该计数器立即输出周期为nτ的连续方波，如图3所示。
如果将8253的计数器0和计数器1分别设置在模式2和模式1，并按图4所示连接，就可以得到一个十分简单的脉宽调制发生器。工作开始前，先将常数n送入计数器0，再将常数m送入计数器1中（m《n），于是计数器0将输出周期为nτ的连续方波。计数器1的门控输入端每隔nτ时间接到一次正跳变信号。因此，每隔nτ时间计数器1将输出一个宽度为mτ的负向脉冲。因此，通过改变m与n可以得到一个占空比可调的pwm波。
2.3、pwm程序 intel8253的读写控制逻辑由a1、a0、rd、wr和cs等引脚加以控制，其中，端口选择信号a1、a0决定3个计数器、控制寄存器中哪一个进行工作，a1，a0：00-10cpu选择#0-#2计数器进行读/写，11cpu将控制字写入intel8253。
intel8253的控制寄存器如下：
m2，m1，m0：000-101选择工作模式0-5sc1，sc0：00-10选择计数器#0-#2，11回读命令bcd：0对应二进制计数，1对应bcd计数rw1，rw0：00锁住计数器稳定读数，01只读/写低8位字节，10只读/写高8位字节，11先读/写低8位字节，后读/写高8位字节。
根据以上程序，可以得到占空比为α=t/t=0020h/0080h=25%同理，将intel8253的计数器0和计数器2分别设置在模式2和模式1，并按图4的连接方法也可以得到另一个pwm2。
3、l298n型驱动器的原理及应用 l298n是sgs公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路，是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个h桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准ttl逻辑电平信号，可驱动46v、2a以下的电机。其引脚排列如图1中u4所示，1脚和15脚可单独引出连接电流采样电阻器，形成电流传感信号。l298可驱动2个电机，out1、out2和out3、out4之间分别接2个电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平，控制电机的正反转，ena，enb接控制使能端，控制电机的停转。l298的逻辑功能如表1所列。
如图1所示，intel8253输出二组pwm波，每一组pwm波用来控制一个电机的速度，另外二个i/o口可以控制电机的正反转，控制方法与控制电路都比较简单。即p10、p11控制第一个电机的方向，输入的pwm1控制第一个电机的速度;p12、p13控制第二个电机的方向，输入的pwm2控制第二个电机的速度。
由于电机在正常工作时对电源的干扰很大，只用一组电源时会影响单片机的正常工作，所以选用双电源供电。一组5v电源给单片机和控制电路供电，另外一组5v、9v电源给l298n的+vss、+vs供电。在控制部分和电机驱动部分之间用光耦隔开，以免影响控制部分电源的品质。
图1就是一个实现智能小汽车的应用电路。d1、q1是一对红外发射接收对管，与lm324构成光电传感检测电路。通过intel8253和l298n可实现汽车的加速、减速、刹停，并可通过两个电机的不同转速实现左转和右转等功能。
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当某计数器设置在模式1以后，微型计算机可以通过二条输出指令将16位数据m送入该计数器。这时该计数器的输出端并无任何响应。一旦该计数器的门控输入端脉冲上升沿到时，它的输出端立刻输出一个宽度为mτ的负向脉冲，如图2所示。
（2）模式2
当某计数器设置在模式2以后，微型计算机可以通过二条输出指令将16位数据n送入该计数器。输出指令结束后，该计数器立即输出周期为nτ的连续方波，如图3所示。
如果将8253的计数器0和计数器1分别设置在模式2和模式1，并按图4所示连接，就可以得到一个十分简单的脉宽调制发生器。工作开始前，先将常数n送入计数器0，再将常数m送入计数器1中（m《n），于是计数器0将输出周期为nτ的连续方波。计数器1的门控输入端每隔nτ时间接到一次正跳变信号。因此，每隔nτ时间计数器1将输出一个宽度为mτ的负向脉冲。因此，通过改变m与n可以得到一个占空比可调的pwm波。
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