PWM功能的AVR單片機(jī)定時(shí)-計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 PWM功能的AVR單片機(jī)定時(shí)-計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) 一、定時(shí)/計(jì)數(shù)器PWM設(shè)計(jì)要點(diǎn) 根據(jù)PWM（脈寬調(diào)制（PWM:（Pulse Width Modulation）是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路開展控制的一種非常有效的模式）的特點(diǎn)，在使用ATmega128的定時(shí)/計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)輸出PWM時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1.首先應(yīng)根據(jù)實(shí)際的情況，確定需要輸出的PWM頻率范圍，這個(gè)頻率與控制的對(duì)象有關(guān)。如輸出PWM波用于控制燈的亮度，由于人眼不能分辨42Hz以上的頻率，所以PWM的頻率應(yīng)高于42Hz，否則人眼會(huì)察覺到燈的閃爍。 2.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)

2、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，而比較匹配存放器的值決定了占空比的大小。PWM頻率的計(jì)算公式為： 3.然后根據(jù)需要PWM的頻率范圍確定ATmega128（是ATMEL公司的 8位系列單片機(jī)的配置的一款單片機(jī)，應(yīng)用極其廣泛）定時(shí)/計(jì)數(shù)器的PWM工作方式。AVR定時(shí)/計(jì)數(shù)器的PWM模式可以分成快速PWM和頻率（相位）調(diào)整PWM兩大類。 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） AVR單片機(jī)是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強(qiáng)型內(nèi)置Flash的RISC（Reduced 根據(jù)PWM（脈寬調(diào)制（PWM:（Pulse Width

3、 Modulation）是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路開展控制的一種非常有效的模式）的特點(diǎn)，在使用ATmega128的定時(shí)/計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)輸出PWM時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1.首先應(yīng)根據(jù)實(shí)際的情況，確定需要輸出的PWM頻率范圍，這個(gè)頻率與控制的對(duì)象有關(guān)。如輸出PWM波用于控制燈的亮度，由于人眼不能分辨42Hz以上的頻率，所以PWM的頻率應(yīng)高于42Hz，否則人眼會(huì)察覺到燈的閃爍。 2.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，而比較匹配存放器的值決定了占空比的大小。PWM頻率的計(jì)算公式為： 3.然后根

4、據(jù)需要PWM的頻率范圍確定ATmega128（是ATMEL公司的 8位系列單片機(jī)的配置的一款單片機(jī)，應(yīng)用極其廣泛）定時(shí)/計(jì)數(shù)器的PWM工作方式。AVR定時(shí)/計(jì)數(shù)器的PWM模式可以分成快速PWM和頻率（相位）調(diào)整PWM兩大類。 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） AVR單片機(jī)是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強(qiáng)型內(nèi)置Flash的RISC（Reduced Instruction Set CPU） 精簡指令集高速8位單片機(jī)。 4.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

5、較匹配存放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） 5.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。 6.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（PhaseCorrect）。 7.在PWM方式中，計(jì)數(shù)器的上限值有固定的0 xFF（8位T/C）；0 xFF、0 x1FF、0 x3FF（16位T/C）。 8.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

6、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）。 二、 PWM應(yīng)用設(shè)計(jì)參考 PWM模式可以分成快速PPWM是一種對(duì)模擬信號(hào)電平開展數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平開展編碼。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（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

7、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開展編碼。WM和頻率（相位）調(diào)整PWM兩大類。 * 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控制存放器中設(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。 下面在例如中使用PWM方式來產(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)幅值Vcc/2）： f（x） =

8、 64 + 63 * sin（2x/180） x 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。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。 程序中用的ATmega128的8位T/C0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PWM頻率為： 8000000Hz / 510 = 15686Hz。每16次輸出構(gòu)成一個(gè)周期正弦波，正弦

9、波的頻率為980.4Hz。PWM由OC0（PB4）引腳輸出。參考程序如下（ICCAVR）。 /ICC-AVR application builder : 20*-08 / Target : M128 / Crystal: 8.0000Mhz #include #pragma data:code / 128點(diǎn)正弦波樣本表 const unsigned char auc_SinParam = 64,67,70,73,76,79,82,85,88,91,94,96,99,102,104,106,109,111,113,115,117,118,120,121, 123,124,125,126,126,

10、127,127,127,127,127,127,127,126,126,125,124,123,121,120,118, 117,115,113,111,109,106,104,102,99,96,94,91,88,85,82,79,76,73,70,67,64,60,57,54,51,48, 45,42,39,36,33,31,28,25,23,21,18,16,14,12,10,9,7,6,4,3,2,1,1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,2,3,4,6, 7,9,10,12,14,16,18,21,23,25,28,31,33,36,39,42,45,48,51,54,57,60;

11、 #pragma data:data unsigned char x_SW = 8,X_LUT = 0; #pragma interrupt_handler timer0_ovf_isr:17 void timer0_ovf_isr（void） X_LUT += x_SW; / 新樣點(diǎn)指針 if （X_LUT 127） X_LUT -= 128; / 樣點(diǎn)指針調(diào)整 OCR0 = auc_SinParam; / 取樣點(diǎn)指針到比較匹配存放器 void main（void） DDRB |= 0 x10; / PB4（OC0）輸出 TCCR0 = 0 x71; / 相位調(diào)整PWM模式，分頻系數(shù)=1，正

12、向控制OC0 TIMSK = 0 x01; / T/C0溢出中斷允許 SEI（）； / 使能全局中斷 while（1） ; 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)值到比較匹配存放器中，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。 ATMEL在系統(tǒng)級(jí)集成方面所擁有的知識(shí)和豐富的經(jīng)驗(yàn)使其產(chǎn)品可以在現(xiàn)有模塊的根底上開展開發(fā)，保證的開發(fā)延期和風(fēng)險(xiǎn)。憑借業(yè)界廣泛的知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）組合，Atmel提供電子系統(tǒng)完整的系統(tǒng)解決方案的廠商。