51单片机产生PWM方法

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judy 发布于:周四, 12/07/2017 - 10:01 ,关键词:

89C51芯片没有自带PWM发生器,如果要用51来产生PWM波就必须要用软件编程的方法来模拟。方法大概可以分为软件延时和定时器产生两种方法。下面将逐一介绍。

1 软件延时法

利用软件延时函数,控制电平持续的时间,达到模拟pwm的效果。

程序如下:

#include<reg52.h>
sbit pwm=P1^0;
main()
{
while(1)
{
 
pwm=1;
delayus(60);//置高电平后延时60us,占空比60%
pwm=0;
delayus(40);
}
}
void delayus(uint x)
{
while(x--);
}

proteus软件仿真结果如下:

51单片机产生PWM方法

可见,用这种延时函数的方法就能简单地模拟出pwm输出。但是这种方法的缺点也相当明显。当程序除了要输出pwm波还要执行其他操作比如键盘扫描、显示等操作时,需要占用CPU一定的机器周期,这样就会影响pwm的准确度。现在很少会用到这种方法,接下来要介绍的是比较常用的方法。

2 定时器产生pwm

这种方法利用了定时器溢出中断,在中断服务程序改变电平的高低,在程序较复杂、多操作时仍能输出较准确的pwm波形。

2.1 注意事项

2.2.1中断服务程序的内容。

一般来说中断服务程序只完成改变标志位、转换高低电平的功能,如果中断服务程序中有太多的操作会影响pwm波的输出,尤其是除法、取余、浮点数运算会占用大量的机器周期,应在中断外完成运算。
2.2.2定时器装入初值的问题。

装入初值不能太接近于定时器的溢出值。如我们使用定时器方式1,最多能计65536个数,假设我们转入的初值为65534,那么定时器计两个数就会进入中断,这样会使程序紊乱而其他功能无法正常地执行,所以一般要留50-100个数的裕量。

2.2 定时器工作方式

在定时器工作方式的选择上,可以选择定时器的工作方式0、1、2都可以,本文采用的是工作方式1,即16位定时器,这样可以获得较宽的调频范围。

2.3 定时器初值的计算

设占空比为α,频率为f

产生高电平时装入定时器高8位的值应为

产生高电平时装入定时器低8位的值应为

显然,产生低电平时的公式只要把α换成(1-α)就行了。

然而在51单片机中,浮点数运算需要消耗cpu很长的时间,为了提高程序效率,通常用100倍的占空比来计算。同时,要注意数据类型,避免超出范围,影响计算结果。关于C51的乘除法问题,可以看以下这篇文章: http://blog.163.com/ssou_1985/blog/static/295320362010311102232210/

修改后的公式如下:
a为100倍占空比,fr为0.01倍频率
TH0 = (65535-a*100/fr)/256; //高位初值
TL0 = (65535-a*100/fr)%256;
同样,低电平的公式只需把a换成(100-a)即可。

2.4 例程

本例程采用定时器T0在工作方式1下产生一路PWM,用独立键盘控制频率、占空比的加减,频率可调范围100Hz-10kHz,占空比0-100%(均为理论值,实际值略低)
部分代码如下:

51单片机产生PWM方法

注:T0_H , T0_L , T1_H , T1_L 均用于暂时存储初值,进入中断服务程序后直接给寄存器TH0、TL0赋值,避免了在中断中计算。
51单片机产生PWM方法

注:flag为pwm输出标志,flag=1输出高电平,flag=0输出低电平

2.5 软件仿真结果

2.5.1 频率为100Hz

a.占空比约15%

51单片机产生PWM方法

b.占空比95%

51单片机产生PWM方法

2.5.2 频率为10KHz

a.占空比15%

51单片机产生PWM方法

b.占空比90%

51单片机产生PWM方法

转自: 玩转单片机

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