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標題: PWM技術的原理和應用—基于89C52/89C51單片機演示程序 [打印本頁]
作者: hbslsddx    時間: 2021-3-30 00:10
標題: PWM技術的原理和應用—基于89C52/89C51單片機演示程序
一、技術概念
PWM，中文名稱為“脈沖寬度調制”，該技術是用于在數字電路對模擬電路的控制。在數字電路中，只存在0和1信號，即“電壓為0V”和“電壓為5V”，而在模擬電路中，不同的電壓值會對器件的工作狀態會有不同的效果。例如：一顆LED的工作電壓為1.7V-3.6V不等，不同的電壓值，影響著LED的亮度。那么如何通過數字電路的“0”、“1”來控制LED兩端出現不同的電壓？
   二、技術原理
在日常時候中，我們用的生活電壓為220V，這個是用直流電壓表測試的。如果用交流電壓，那么示數會在±340V之間振蕩。因為220V是其有效值，±340V是其峰峰值。如果單片機的I/O口也會輸出一個從“5V”到“0V”的振蕩信號，會不會也在I/O口存在一個“0”到“5V”之間的有效值。
既然是一個振蕩的信號，那么就要考慮兩個指標：“周期/頻率”、“高電平的持續時間/低電平的持續時間”。
頻率一定大，既周期時間要短，因為LED有余暉作用，在短時間內電壓為0時，燈光并不會立刻消失。我們假設頻率為100Hz，也就是說1S之內有100個波形（1個高電平和1個低電平為一個波形）。T=0.01s
先設置高電平持續時間為0.005s，占周期的50%=（0.005/0.01）×100%，而這個50%被稱為PWM的占空比。

那么我們可以根據這些數據通過公式來推出其等效的直流電壓（直流電壓表的示數），是計算其有效值還是其平均值？
是有效值，因為交流電的有效值在相同時間內消耗的能量是一樣的，公式推導如下：
※U是有效值，u(t)是交流電的對t的函數，T為周期
平均值：僅僅是電壓在時間上的平均值，是不能等效成元件兩端的電壓。


通過公式計算出占空比50%時，其有效值為U=2.5*1.414=3.54V

    不同的占空比，對應著不同的有效值：

三，流程圖
從原理可以得知一個51系列的單片機通過控制I/O口的輸出信號的占空比就可以控制LED的亮度。
那么我們設定4種占空比（10%、30%、50%、90%）的情況，并且通過摁鍵可以互相改變。
信號的周期可以通過單片機的定時器來控制，一個周期為0.01s=10ms，當定時器工作在方式1，單片機晶振為12MHz時，一次定時器中斷最大時間為65.536ms。我們設定一次定時器中斷時間為100μs，這樣一個波形的周期需要經過100次的定時器中斷，設置一個變量count，用來判斷是否到達100，從而重新開始一個周期。
可以先設置I/O口的初始為高電平，定義一個標志變量FLAG，FLAG的作用是用來和count做比較從而單片機判斷是否達到了占空比的要求，例如，占空比設定為50%，當count=50的時候，將高電平變為低電平，就會出現占空比為50%的波形。


四、單片機代碼
  1. #include "reg52.h"
  2. sbit L=P2^0;
  3. sbit K=P3^0;
  4. unsigned int count=0,FLAG=0,stat;
  5. void DELAY(int t)
  6. {
  7.                 while(t--);
  8. }
  9. void init_T0(void)
  10. {
  11.         EA=1;
  12.         ET0=1;
  13.         IP=0x02;
  14.   TMOD=0x01;
  15.         TL0=(65535-100)%256;
  16.         TH0=(65535-100)/256;
  17.         TR0=1;
  18. }
  19. void scan_key(void)
  20. {
  21.         if(K==0)
  22.         {
  23.                 DELAY(10);
  24.                 if(K==0)
  25.                 {
  26.                         switch(stat)
  27.                          {
  28.          case 0:
  29.                                          TR0 = 1;
  30.                                          L = 0;
  31.                                    FLAG = 10;
  32.                                    stat = 1;
  33.                                  break;
  34.                                  case 1:
  35.                                    FLAG = 50;
  36.                                    stat = 2;
  37.                                  break;
  38.                                  case 2:
  39.                                          FLAG = 90;
  40.                                    stat = 3;
  41.                                  break;
  42.                                  case 3:
  43.                                          L= 1;
  44.                                    TR0 = 0;
  45.                                    stat = 0;
  46.                                  break;
  47.                          }
  48.                          while (K==0);
  49.                 }
  50.         }
  51. }
  52. void main()
  53. {
  54.         init_T0();
  55.         L=1;
  56.         while(1)
  57.         {
  58.                         scan_key();
  59.   }
  60. }
  61. void timer0() interrupt 1
  62. {
  63.         TL0=(65535-100)%256;
  64.         TH0=(65535-100)/256;
  65.         
  66.         if(count==FLAG)
  67.         {
  68.                 L=1;
  69.         }
  70.         count++;
  71.         if(count==100)
  72.         {                count=0;
  73.                 if(FLAG==0)
  74.                 L=1;
  75.                 else
  76.                 L=0;
  77.         }

  79. }
復制代碼

作者: aktuan007    時間: 2021-3-31 11:51
應該是65536-100吧？
作者: 光說不練    時間: 2021-3-31 11:59
講的很好！請設計一個8燈連續左右移動的呼吸燈，即1燈最亮8燈最俺，2燈次亮7燈次暗。。。。。。
作者: L008    時間: 2021-4-2 12:01
簡單扼要，好文章，適合初學者




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