單片機(jī)定時/計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)輸出PWM

一、定時/計(jì)數(shù)器PWM設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　根據(jù)PWM是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的特點(diǎn)，在使用ATmega128的定時/計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)輸出PWM時應(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，這個頻率與控制的對象有關(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：

　　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)的最高配置的一款單片機(jī)，應(yīng)用極其廣泛)定時/計(jì)數(shù)器的PWM工作方式。AVR定時/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 Modulation)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的模式))的特點(diǎn)，在使用ATmega128的定時/計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)輸出PWM時應(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，這個頻率與控制的對象有關(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：

　　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)的最高配置的一款單片機(jī)，應(yīng)用極其廣泛)定時/計(jì)數(shù)器的PWM工作方式。AVR定時/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，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0xFF(8位T/C);0xFF、0x1FF、0x3FF(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)精度要求高的應(yīng)用。此時應(yīng)注意：不僅調(diào)整占空比時，PWM的相位會相應(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，

　　會使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是一種對模擬信號電平進(jìn)行數(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)制用來對一個具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。PWM信號仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時刻，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。通的時候即是直流供電被加到負(fù)載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。WM和頻率(相位)調(diào)整PWM兩大類。

　　* 設(shè)置提供調(diào)制方波的片上定時器/計(jì)數(shù)器的周期

　　* 在PWM控制寄存器中設(shè)置接通時間

　　* 設(shè)置PWM輸出的方向，這個輸出是一個通用I/O管腳

　　* 啟動定時器

　　* 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。

　　下面在示例中使用PWM方式來產(chǎn)生一個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正弦波樣本表，樣本表將一個正弦波周期分為128個點(diǎn)，每點(diǎn)按7位量化(127對應(yīng)最高幅值Vcc/2)：

　　f(x) = 64 + 63 * sin(2πx/180) x∈[0…127]

　　如果在一個正弦波周期中采用128個樣點(diǎn)，那么對應(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。