引言

在嵌入式系统开发中，直流电机控制是经典且重要的应用场景之一。无论是智能小车的驱动，还是工业设备中的调速系统，PWM（脉冲宽度调制）技术都是实现电机精准控制的核心手段。本文将以“直流电机模块-电机测试实验”为例，结合深圳航天科技创新研究院的嵌入式仿真实验教学平台（https://app.puliedu.com/），深入解析STM32的PWM调速与测速原理，并探讨嵌入式仿真实验教学平台在高校教学中的创新价值。

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一、PWM调速原理与技术实现

1. PWM与占空比
PWM通过调节脉冲信号的占空比（高电平时间占周期的比例）控制电机的平均电压，进而改变转速。例如，占空比50%时，电机以中等速度运行；占空比增大至80%，转速显著提升。

2. STM32的PWM配置
STM32的定时器（如TIM1、TIM3）通过ARR（自动重装载值）和CCRx（捕获/比较寄存器）生成PWM波形：

• ARR决定PWM周期，计算公式为：

  

  例如，72MHz系统时钟下，若ARR=899且不分频（PSC=0），则PWM频率为80kHz。

• CCRx动态调节占空比，通过主函数循环修改其值实现调速。

3. 驱动电路设计
实验中常采用L298N驱动模块，其使能端（ENA/ENB）接收PWM信号，逻辑输入引脚（IN1-IN4）控制电机转向。例如，将STM32的PB5引脚配置为TIM3_CH2输出PWM至ENA，即可通过代码TIM_SetCompare2(TIM3, 400)调节占空比。

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二、实验核心：测速与通信

1. 编码器测速原理
直流电机常内置霍尔编码器，每转输出固定脉冲数。通过STM32的外部中断（EXTI）或输入捕获功能统计脉冲频率，结合公式计算转速：

实验中需初始化TIM2定时器，周期性读取脉冲计数器并清零，确保实时性。

2. 串口通信与数据可视化
通过USART模块（如PA9-TX、PA10-RX）将转速数据发送至上位机，配合串口助手工具（如PuTTY）实时显示。代码中需配置波特率（如115200）、数据帧格式，并格式化输出转速值。

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三、实验现象

进行本实验，按下电机模块上的按键，可以控制电机转动的速度，还可以通过串口通信助手查看当前的电机转速。

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四、嵌入式仿真实验教学平台的优势

深圳航天科技创新研究院推出的嵌入式仿真实验教学平台，为高校师生提供了高精度、低成本的实验解决方案：

1. 虚实融合的仿真能力

• 时序级仿真精度：平台支持ARM、STM32等芯片的指令级仿真，误差率低于0.3%，精准模拟中断响应、PWM波形生成等场景。

• 硬件模型：1:1还原L298N驱动模块、STM32开发板等硬件，学生可在虚拟环境中完成接线、调试，无需担心硬件损耗。

2. AI赋能与教学管理

智能调试辅助：内置DeepSeek引擎实时诊断代码错误，例如PWM配置中的极性设置错误（如误用TIM_OCPolarity_Low），并给出优化建议。

3. 产业级案例库
平台集成智能小车、工业PLC等20+实战项目。例如，基于PID算法的电机闭环调速实验，可直接对接企业级需求，培养学生解决复杂工程问题的能力。

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五、高校教学中的应用场景

1. 实验教学革新
传统实验室受限于硬件成本与维护难度，而仿真平台提供：

• 零硬件依赖：学生通过网页即可完成PWM配置、测速逻辑调试，尤其适合远程教学。

• 渐进式学习路径：从基础GPIO控制到FreeRTOS多任务调度，平台分模块拆解知识点，配套交互式教程降低学习门槛。

• 多角色协同：教师可在线发布实验任务、批改报告，学生通过浏览器即可接入平台，支持千人并发实验。

  

2. 科研与竞赛支撑

• 快速原型验证：支持Matlab/Simulink模型自动生成代码并烧录至虚拟硬件，加速算法迭代（如模糊PID调速优化）。

• 全国性赛事培训：选手可通过平台模拟真实赛道环境，提前验证巡线算法与电机控制策略。

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六、加入创新教育生态

深圳航天科技创新研究院凭借在航天科技与嵌入式系统领域的深厚积累，联合高校打造产学研一体化的教学体系。通过嵌入式仿真实验平台，用户可访问https://app.puliedu.com，一键创建实验项目，快速上手PWM调速与测速实验。

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结语

嵌入式仿真实验教学平台不仅革新了传统教学模式，更通过高精度仿真、AI辅助与产业级案例，为学生构建了从理论到实战的完整知识链。立即访问平台，开启您的嵌入式仿真探索之旅！

体验链接：https://app.puliedu.com