單片機定時(shí)/計數器設計輸出PWM

一、定時(shí)/計數器PWM設計要點(diǎn)

　　根據PWM是利用微處理器的數字輸出來(lái)對模擬電路進(jìn)行控制的特點(diǎn)，在使用ATmega128的定時(shí)/計數器設計輸出PWM時(shí)應注意以下幾點(diǎn)：

　　1.首先應根據實(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的頻率應高于42Hz，否則人眼會(huì )察覺(jué)到燈的閃爍。

　　2.快速PWM可以的到比較高頻率的PWM輸出，但占空比的調節精度稍微差一些。此時(shí)計數器僅工作在單程正向計數方式，計數器的上限值決定PWM的頻率，而比較匹配寄存器的值決定了占空比的大小。PWM頻率的計算公式為：

　　3.然后根據需要PWM的頻率范圍確定ATmega128(是ATMEL公司的 8位系列單片機的最高配置的一款單片機，應用極其廣泛)定時(shí)/計數器的PWM工作方式。AVR定時(shí)/計數器的PWM模式可以分成快速PWM和頻率(相位)調整PWM兩大類(lèi)。

　　PWM頻率 = 系統時(shí)鐘頻率/(分頻系數*(1+計數器上限值)) AVR單片機是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強型內置Flash的RISC(Reduced 根據PWM((脈寬調制(PWM:(Pulse Width Modulation)是利用微處理器的數字輸出來(lái)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(shí)/計數器設計輸出PWM時(shí)應注意以下幾點(diǎn)：

　　1.首先應根據實(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的頻率應高于42Hz，否則人眼會(huì )察覺(jué)到燈的閃爍。

　　2.快速PWM可以的到比較高頻率的PWM輸出，但占空比的調節精度稍微差一些。此時(shí)計數器僅工作在單程正向計數方式，計數器的上限值決定PWM的頻率，而比較匹配寄存器的值決定了占空比的大小。PWM頻率的計算公式為：

　　3.然后根據需要PWM的頻率范圍確定ATmega128(是ATMEL公司的 8位系列單片機的最高配置的一款單片機，應用極其廣泛)定時(shí)/計數器的PWM工作方式。AVR定時(shí)/計數器的PWM模式可以分成快速PWM和頻率(相位)調整PWM兩大類(lèi)。

　　PWM頻率 = 系統時(shí)鐘頻率/(分頻系數*(1+計數器上限值)) AVR單片機是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強型內置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精簡(jiǎn)指令集高速8位單片機。

　　4.頻率(相位)調整PWM模式的占空比調節精度高，但輸出頻率比較低，因為此時(shí)計數器僅工作在雙向計數方式。同樣計數器的上限值決定了PWM的頻率，比較匹配寄存器的值決定了占空比的大小。PWM頻率的計算公式為：

　　PWM頻率 = 系統時(shí)鐘頻率/(分頻系數*2*計數器上限值))

　　5.快速PWM模式適合要求輸出PWM頻率較高，但頻率固定，占空比調節精度要求不高的應用。

　　6.相位調整PWM模式適合要求輸出PWM頻率較低，但頻率固定，占空比調節精度要求高的應用。當調整占空比時(shí)，PWM的相位也相應的跟著(zhù)變化(PhaseCorrect)。

　　7.在PWM方式中，計數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，占空比調節精度要求高的應用。此時(shí)應注意：不僅調整占空比時(shí)，PWM的相位會(huì )相應的跟著(zhù)變化;而一但改變計數器上限值，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的跟著(zhù)變化(Phase and Frequency Correct)。

　　二、 PWM應用設計參考

　　PWM模式可以分成快速PPWM是一種對模擬信號電平進(jìn)行數字編碼的方法。通過(guò)高分辨率計數器的使用，方波的占空比被調制用來(lái)對一個(gè)具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。PWM信號仍然是數字的，因為在給定的任何時(shí)刻，滿(mǎn)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)的重復脈沖序列被加到模擬負載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開(kāi)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。WM和頻率(相位)調整PWM兩大類(lèi)。

　　* 設置提供調制方波的片上定時(shí)器/計數器的周期

　　* 在PWM控制寄存器中設置接通時(shí)間

　　* 設置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)調整PWM兩大類(lèi)。

　　下面在示例中使用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對應最高幅值Vcc/2)：

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

　　如果在一個(gè)正弦波周期中采用128個(gè)樣點(diǎn)，那么對應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(lái)計算，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)際設計使用PWM的頻率為16KHz。這意味著(zhù)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。