一個定時器生成多路PWM波形的原理和方法

ID:63113 · 發表于 2018-3-30 21:16

在很多工程應用中，需要使用到PWM波(脈寬調制)，例如電機調速、溫度控制調整功率等。本文講述怎么利用單片機的一個定時器生成多路PWM波形。
一般的，PWM的周期t1是一個固定值，如1ms,10ms,100ms等，在一個周期中包含了高電平t2和低電平t3，它們的關系是t2+t3=t1。改變一個周期中高電平的時間，就能達到速度或者功率調整的目的。PWM適用于高速開關器件的控制，不適合于繼電器等低速開關元件的控制，因為繼電器等低速元件達不到如此快的開關速度。
PWM控制的關鍵是控制改變PWM的高電平時間t2，這個時間在其他子程序中由控制算法中進行修改，如PID控制算法。

圖 1
在微處理器，如單片機中，實現一個定時器生成多路PWM的方法如下。
首先來看看用一個定時器實現一路PWM輸出的方法：
>>定義一個時間基準刻度t，這個也是計時器中斷周期，一般在程序中t不改變。PWM的周期、高低電平時間由若干個基準時間t組成；
>>定義一個全局計時變量n，n表示這段時間經過了多少個基準時間t；
>>定義一個全局計時變量n1，n1表示一個PWM的周期包含多少個基準時間t，n1=t1/t。一般在程序中n1,t1不改變。
>>定義一個全局計時變量n2，n2表示一個PWM周期中高電平包含多少個基準時間t，n2=t2/t。由于高電平的時間受其他算法控制改變的，n2也是隨時在改變。
程序的流程如下：
①初始化定時器，定時器中斷時間設置為t，如設置t為1ms或其他；
②初始化變量：n=0;//計時變量n清零
n1=t1/t;//一個PWM的周期t1包含了多少個基準時間t.
//假如設PWM周期為100ms，則n1=100；
n2=t2/t;//計算一個PWM中高電平時間t2由多少個基準時間//t組成。t2由其他控制算法改變。
③ 開始計時，打開定時器中斷。定時器中斷程序中n++;
當n<n2&& n<n1時，IO口輸出高電平；
當n>=n2&& n<n1時，IO口輸出低電平；
當n>n1時，返回步驟①進行下一個周期的PWM.

程序流程圖如下：

圖2
如果在同一個定時器中需要多路PWM，再定義多組類似的變量，按照圖2 中流程處理即可。

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ID:296417 · 發表于 2018-4-13 15:12

樓主可以分享代碼嗎？謝謝！

ID:639666 · 發表于 2019-11-12 07:14

很好的思路，贊一個。

ID:609560 · 發表于 2019-11-12 09:43

樓主思路同我常用思路應同
如下復一個流星燈程序參考

#include<reg52.h>
unsigned int led=0x0;
unsigned char Duty_ratio[3]={75,90,98};
unsigned char freq,i,j;
void init(void)
{
TMOD=0x02;
TL0=TH0=0xff-200;
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
}

void timer0(void) interrupt 1
{
freq++;
}

void PWM(void)
{
led=0x01;
for(j=0;j<3;j++)
{
led=led<<1;
if(freq>Duty_ratio[j]) led=led+1;
}
}

void main(void)
{
init();
while(1)
{
if (freq>=100)
{
freq=0;
i++;
if(i>=90) i=0; //移動速度
}
PWM();
P1=~((led<<(i/5))>>4);
}
}

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一個定時器生成多路PWM波形的原理和方法