PWM波形输出

PWM波输出

PWM（Pulse Width Modulation)控制——脉冲宽度调制技术。通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需的波形（包括形状和赋值），对模拟信号进行数字编码。

基本原理

占空比：输出波形中，高电平保持的时间与时钟周期之比。
例如，一个单片机频率1000Hz，时钟周期就是1ms，如果高电平出现时间是500毫秒，那么占空比就是50%
分辨率：最小能达到的占空比，如8位的PWM，理论的分辨率就是1:255(单斜率)， 16位的的PWM理论就是1:65535(单斜率)。
单斜率/双斜率：
假设一个PWM从0计数到80，之后又从0计数到80……. 这个就是单斜率。

假设一个PWM从0计数到80，之后是从80计数到0……. 这个就是双斜率。
理论基础：
冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。
面积等效原理：

分别将如图1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图2a所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图2b所示。从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。

用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。

如何实现PWM波形输出

1.可以直接通过芯片内部模块输出PWM信号，前提是这个I/O口要有集成模块，只需要简单几步操作即可，这种自带有PWM输出的功能模块在程序设计更简便，同时数据更精确。如下图，一般的IC口都会标明这个是否是PWM口；

2.如果内部没有PWM功能模块，或者功能要求不是很高的话，可以通过I/O口配置一些参数实现PWM信号输出。
这里用第二种方式。
假设我们要频率为f的PWM波形，那么算出f对应的周期t，然后用定时器定时时间间隔为t/n，n是一个整数，如果需要占空比为 p%，那么就在中断子程序内设置，当计数到p*t/n以上次数时，输出高电平，反之低电平。
假设我们需要1000Hz的波形，那么周期就是1ms，我们可以用定时器设置时间间隔为0.01ms，中断100次就是1ms。在中断子程序内设置一个变量count用以计数，当count>=100时清零，当count>p时输出高电平。

代码如下

#include<reg52.h>

#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

uint num;
sbit PWM=P2^0;

void pre(){  //定时器初始化
    EA=1;
    ET0=1;
    TR0=1;
    TMOD=0x01;
    TH0=0xff;
    TL0=0xF7;
}

int main(){
    pre();   		
    while(1){
        if(num>=100){   //控制周期
            num=0;
        }
        if(num>50){    //控制占空比为50%
            PWM=1;
        }
        else
        {
            PWM=0;
        }
    }
}

void time0() interrupt 1{  //定时器
    TH0=0xff;
    TL0=0xF7;
    num++;
}