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PWM是一種模擬控制方式，能使電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定。
PWM的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號(hào)都是數(shù)字形式的，無(wú)需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號(hào)保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時(shí)，也才能對(duì)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生影響。 PWM是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過(guò)高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來(lái)對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。PWM信號(hào)仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(wú)(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開的時(shí)候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。 多數(shù)負(fù)載(無(wú)論是電感性負(fù)載還是電容性負(fù)載)需要的調(diào)制頻率高于10Hz，通常調(diào)制頻率為1kHz到200kHz之間。 許多微控制器內(nèi)部都包含有PWM控制器。例如，Microchip公司的PIC16C67內(nèi)含兩個(gè)PWM控制器，每一個(gè)都可以選擇接通時(shí)間和周期。占空比是接通時(shí)間與周期之比；調(diào)制頻率為周期的倒數(shù)。執(zhí)行PWM操作之前，這種微處理器要求在軟件中完成以下工作： * 設(shè)置提供調(diào)制方波的片上定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的周期 * 在PWM控制寄存器中設(shè)置接通時(shí)間 * 設(shè)置PWM輸出的方向，這個(gè)輸出是一個(gè)通用I/O管腳 * 啟動(dòng)定時(shí)器 * 使能PWM控制器 PWM模式可以分成快速PWM和頻率（相位）調(diào)整PWM兩大類。 1.快速PWM可以的到比較高頻率的PWM輸出，但占空比的調(diào)節(jié)精度稍微差一些。此時(shí)計(jì)數(shù)器僅工作在單程正向計(jì)數(shù)方式，計(jì)數(shù)器的上限值決定PWM的頻率，而比較匹配寄存器的值決定了占空比的大小。PWM頻率的計(jì)算公式為： PWM頻率 = 系統(tǒng)時(shí)鐘頻率/（分頻系數(shù)*（1+計(jì)數(shù)器上限值）） 2.快速PWM模式適合要求輸出PWM頻率較高，但頻率固定，占空比調(diào)節(jié)精度要求不高的應(yīng)用。 3.頻率（相位）調(diào)整PWM模式的占空比調(diào)節(jié)精度高，但輸出頻率比較低，因?yàn)榇藭r(shí)計(jì)數(shù)器僅工作在雙向計(jì)數(shù)方式。同樣計(jì)數(shù)器的上限值決定了PWM的頻率，比較匹配寄存器的值決定了占空比的大小。PWM頻率的計(jì)算公式為： PWM頻率 = 系統(tǒng)時(shí)鐘頻率/（分頻系數(shù)*2*計(jì)數(shù)器上限值）） 4.相位調(diào)整PWM模式適合要求輸出PWM頻率較低，但頻率固定，占空比調(diào)節(jié)精度要求高的應(yīng)用。當(dāng)調(diào)整占空比時(shí)，PWM的相位也相應(yīng)的跟著變化（Phase Correct）。 5.頻率和相位調(diào)整PWM模式適合要求輸出PWM頻率較低，輸出頻率需要變化，占空比調(diào)節(jié)精度要求高的應(yīng)用。此時(shí)應(yīng)注意：不僅調(diào)整占空比時(shí)，PWM的相位會(huì)相應(yīng)的跟著變化；而一但改變計(jì)數(shù)器上限值，即改變PWM的輸出頻率時(shí)，會(huì)使PWM的占空比和相位都相應(yīng)的跟著變化（Phase and Frequency Correct）。 6.在PWM方式中，計(jì)數(shù)器的上限值有固定的0xFF（8位T/C）；0xFF、0x1FF、0x3FF（16位T/C）?；蛴捎脩粼O(shè)定的0x0000-0xFFFF，設(shè)定值在16位T/C的ICP或OCRA寄存器中。而比較匹配寄存器的值與計(jì)數(shù)器上限值之比即為占空比。 首先要定義兩個(gè)變量:一個(gè)是叫周期T（調(diào)制頻率的倒數(shù)）,另一外一個(gè)占空比D（接通時(shí)間與周期之比）.T的值要大于D,首先讓I/O口輸出高電平,讓T,D同進(jìn)計(jì)數(shù),當(dāng)D已經(jīng)到了預(yù)計(jì)值的時(shí)候,則I/0變?yōu)榈?然后低電平一直延續(xù)到T的值.當(dāng)T的值到的時(shí)候,I/O口拉高.改變D,T的時(shí)間可以控制頻率,改變D的值可以達(dá)到占空比的變化.這個(gè)思路很重要.這種算法要用到定時(shí)器,只要單片機(jī)時(shí)鐘頻率足夠高,可以任意改變PWM的頻率. D=100,
T=1000; \\duty=1/10; INT_TIM0: D++; t++; if (T=100) {P1^1=0;} //P1=1；P1為I/O if (D=1000) {P1^1=1; //P1=0 D=0; T=0;} ;exit ;----end---------- 用到定時(shí)器,定時(shí)器按你的頻率來(lái)賦值 下面給出一個(gè)設(shè)計(jì)示例，在示例中使用PWM方式來(lái)產(chǎn)生一個(gè)1KHz左右的正弦波，幅度為0-Vcc/2。 首先按照下面的公式建立一個(gè)正弦波樣本表，樣本表將一個(gè)正弦波周期分為128個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)按7位量化（127對(duì)應(yīng)最高幅值Vcc/2）：
如果在一個(gè)正弦波周期中采用128個(gè)樣點(diǎn)，那么對(duì)應(yīng)1KHz的正弦波PWM的頻率為128KHz。實(shí)際上，按照采樣頻率至少為信號(hào)頻率的2倍的取樣定理來(lái)計(jì)算，PWM的頻率的理論值為2KHz即可?？紤]盡量提高PWM的輸出精度，實(shí)際設(shè)計(jì)使用PWM的頻率為16KHz(采樣頻率為信號(hào)頻率的8倍)，即一個(gè)正弦波周期（1KHz）中輸出16個(gè)正弦波樣本值。這意味著在128點(diǎn)的正弦波樣本表中，每隔8點(diǎn)取出一點(diǎn)作為PWM的輸出。
假定系統(tǒng)時(shí)鐘為16M，T/C采用系統(tǒng)時(shí)鐘直接計(jì)數(shù)，那么它輸出1個(gè)點(diǎn)的時(shí)間為256/16M，也就是PWM的周期是62500Hz。 按2個(gè)點(diǎn)的輸出是一個(gè)信號(hào)周期，最高可以輸出31250Hz的正弦波。不過(guò)從上面討論，這個(gè)波形肯定不好。 如果按16點(diǎn)輸出是一個(gè)信號(hào)周期，那么只能產(chǎn)生3906.05Hz的正弦波。 程序中使用ATmega128的8位T/C0(外部事件計(jì)數(shù)器)，工作模式為相位調(diào)整PWM模式輸出，系統(tǒng)時(shí)鐘為8MHz，分頻系數(shù)為1，其可以產(chǎn)生最高PWM頻率為： 8000000Hz / 510 = 15686Hz（相位PWM）。每16次輸出構(gòu)成一個(gè)周期正弦波，正弦波的頻率為980.4Hz。PWM由OC0（PB4）引腳輸出。參考程序如下（ICCAVR）。
每次計(jì)數(shù)器溢出中斷的服務(wù)中取出一個(gè)正弦波的樣點(diǎn)值到比較匹配寄存器中，用于調(diào)整下一個(gè)PWM的脈沖寬度，這樣在PB4引腳上輸出了按正弦波調(diào)制的PWM方波。當(dāng)PB4的輸出通過(guò)一個(gè)低通濾波器后，便得到一個(gè)980.4Hz的正弦波了。如要得到更精確的1KHz的正弦波，可使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T/C1，選擇工作模式10，設(shè)置ICR1=250為計(jì)數(shù)器的上限值。
1。調(diào)整PWM的占空比，合理的方法是改變比較匹配寄存器中（如OCR0）的設(shè)定值。 2。調(diào)整PWM的頻率，合理的方法是改變計(jì)數(shù)器的上限的設(shè)定值。 3。改變這些值的時(shí)機(jī)通常在計(jì)數(shù)器溢出中斷服務(wù)中。 4。比較匹配寄存器中（如OCR0）的設(shè)定值與計(jì)數(shù)器的初值（0x00）相近時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生一次奇變的（第一個(gè)）PWM輸出。 5。你可以嘗試使用VMLAB進(jìn)行軟件的仿真測(cè)試，觀察PWM的輸出（無(wú)需任何硬件），編寫和調(diào)試你的PWM程序。 |
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