单片机实现步进式PWM输出.doc

单片机实现步进式PWM输出 摘 要: 本文介绍了一种新型PWM输出的方式。它是用89C52作为主控部分，用8254-2可编程定时器/计数器来实现1Hz～3kHz步进式PWM的输出；具有分辨率高、反应速度快及占用CPU时间少的优点。本设计给出了硬件结构的组成图以及程序设计，很好的完成了软硬件的结合，并实现了预期的功能。且本系统运行稳定，结构简单，应用范围广，所以可以通过扩展而达到实际的应用。 关键词：单片机AT89C52 8254-2 脉宽调制（PWM） Microprocessor Stepper PWM output Abstract：This paper introduces a new type of PWM output mode. It is part of 89C52 as a master, with the 8254-2 programmable timer / counter to implement step-1Hz ~ 3kHz PWM output; high resolution, fast response, and less CPU-time advantage. This design gives the hardware structure diagram and program design, a good combination of software and hardware to complete and achieve the desired functionality. And the operation of this system stable, simple structure, wide application, it can be extended to achieve practical application. Key Words: SCM AT89C52 8254-2 pulse width modulation (PWM) 引言 脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation,PWM）PWM基本原理及其实现方法 PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。 脉冲宽度调制波通常由一列占空比不同的矩形脉冲构成，其占空比与信号的瞬时采样值成比例。 如图（a）和（b）所示分别表示脉冲宽度调制系统的原理框图和波形图。 图? 脉冲宽度调制系统的原理框图和波形图 该系统有一个比较器和一个周期为Ts的锯齿波发生器组成。语音信号如果大于锯齿波信号，比较器输出正常数A，否则输出0。因此，从图1中可以看出，比较器输出一列下降沿调制的脉冲宽度调制波。 通过图（b）的分析可以看出，生成的矩形脉冲的宽度取决于脉冲下降沿时刻t k时的语音信号幅度值。因而，采样值之间的时间间隔是非均匀的。在系统的输入端插入一个采样保持电路可以得到均匀的采样信号，但是对于实际中tk-kTsTs的情况，均匀采样和非均匀采样差异非常小。脉冲宽度调制波可以直接通过低通滤波器进行解调。??实现数字脉冲宽度调制器的基本思想如图所示。 图? 数字脉冲宽度调制器的构成 图中，在时钟脉冲的作用下，循环计数器的5位输出逐次增大。5位数字调制信号用一个寄存器来控制，不断于循环计数器的输出进行比较，当调制信号大于循环计数器的输出时，比较器输出高电平，否则输出低电平。循环计数器循环一个周期后，向寄存器发出一个使能信号EN，寄存器送入下一组数据。在每一个计数器计数周期，由于输入的调制信号的大小不同，比较器输出端输出的高电平个数不一样，因而产生出占空比不同的脉冲宽度调制波。奇偶序列的产生方法是将计数器的最后一位作为比较数据的最低位，在一个计数周期内，前半个周期计数器输出最低位为0，其他高位逐次增大，则产生的数据即为偶数序列；后半个周期输出最低位为1，其余高位依次减小，产生的数据为依次减小的偶序列。具体电路如图所示。 图? 数字PWM实现电路 一般情况下，调节脉冲宽度信号的脉宽有两种方法，一种方法是采用模拟电路中的调制方法，另一种是脉冲计数法。对于一般电机控制，由于滤波频率较低、滤波精度要求高和滤波电路的参数不易调整地原因，采用第一种方法在控制电压变化时滤波的实现存在较大的困难。因此，本例主要介绍单片机控制实现的脉冲计数法。硬件另一主要功能器件就是外部计数器，本例选用Intel公司的专用定时/计数芯片8254。 图? 8254引脚图 其引脚功能如下： ·D7~D0（1~8引脚）：双向三态数据线，应用时和系统数据总线相连； ·CLK0（9引脚）：计数器0时钟输入引脚； ·OUT0（10