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根据AVR单片机的PWM功能设计

基于AVR单片机的PWM功能设计-用AVR单片机来产生正弦波信号 使用AVR定时/计数器的PWM功能设计要点 一、定时/计数器PWM设计要点 根据PWM的特点,在使用ATmega128的定时/计数器设计输出PWM时应注意以下几点: 1.首先应根据实际的情况,确定需要输出的PWM频率范围,这个频率与控制的对象有关。如输出PWM波用于控制灯的亮度,由于人眼不能分辨42Hz以上的频率,所以PWM的频率应高于42Hz,否则人眼会察觉到灯的闪烁。

一、守时/计数器PWM规划关键

依据PWM的特色,在运用ATmega128的守时/计数器规划输出PWM时应留意以下几点:

1.首要应依据实践的状况,确认需求输出的PWM频率规模,这个频率与操控的目标有关。如输出PWM波用于操控灯的亮度,由于人眼不能分辩42Hz以上的频率,所以PWM的频率应高于42Hz,不然人眼会察觉到灯的闪耀。

2.然后依据需求PWM的频率规模确认ATmega128守时/计数器的PWM作业方法。AVR守时/计数器的PWM形式能够分红快速PWM和频率(相位)调整PWM两大类。

3.快速PWM能够的到比较高频率的PWM输出,但占空比的调理精度稍微差一些。此刻计数器仅作业在单程正向计数方法,计数器的上限值决议PWM的频率,而比较匹配寄存器的值决议了占空比的巨细。PWM频率的核算公式为:

根据AVR单片机的PWM功用规划

PWM频率 = 体系时钟频率/(分频系数*(1+计数器上限值))

4.快速PWM形式合适要求输出PWM频率较高,但频率固定,占空比调理精度要求不高的运用。

5.频率(相位)调整PWM形式的占空比调理精度高,但输出频率比较低,由于此刻计数器仅作业在双向计数方法。相同计数器的上限值决议了PWM的频率,比较匹配寄存器的值决议了占空比的巨细。PWM频率的核算公式为:

PWM频率 = 体系时钟频率/(分频系数*2*计数器上限值))

6.相位调整PWM形式合适要求输出PWM频率较低,但频率固定,占空比调理精度要求高的运用。当调整占空比时,PWM的相位也相应的跟着改动(Phase Correct)。

7.频率和相位调整PWM形式合适要求输出PWM频率较低,输出频率需求改动,占空比调理精度要求高的运用。此刻应留意:不只调整占空比时,PWM 的相位会相应的跟着改动;而一但改动计数器上限值,即改动PWM的输出频率时,会使PWM的占空比和相位都相应的跟着改动(Phase and Frequency Correct)。

8.在PWM方法中,计数器的上限值有固定的0xFF(8位T/C);0xFF、0x1FF、0x3FF(16位T/C)。或由用户设定的 0x0000-0xFFFF,设定值在16位T/C的ICP或OCRA寄存器中。而比较匹配寄存器的值与计数器上限值之比即为占空比。

二、 PWM运用规划参阅

下面给出一个规划示例,在示例中运用PWM方法来发生一个1KHz左右的正弦波,起伏为0-Vcc/2。

首要依照下面的公式树立一个正弦波样本表,样本表将一个正弦波周期分为128个点,每点按7位量化(127对应最高幅值Vcc/2):

f(x) = 64 + 63 * sin(2πx/180) x∈[0…127]

如果在一个正弦波周期中选用128个样点,那么对应1KHz的正弦波PWM的频率为128KHz。实践上,依照采样频率至少为信号频率的2倍的取样定理来核算,PWM的频率的理论值为2KHz即可。考虑尽量进步PWM的输出精度,实践规划运用PWM的频率为16KHz,即一个正弦波周期(1KHz)中输出 16个正弦波样本值。这意味着在128点的正弦波样本表中,每隔8点取出一点作为PWM的输出。

程序中运用ATmega128的8位T/C0,作业形式为相位调整PWM形式输出,体系时钟为8MHz,分频系数为1,其能够发生最高PWM频率为: 8000000Hz / 510 = 15686Hz。每16次输出构成一个周期正弦波,正弦波的频率为980.4Hz。PWM由OC0(PB4)引脚输出。参阅程序如下(ICCAVR)。

//ICC-AVR applicaTIon builder : 2004-08

// Target : M128

// Crystal: 8.0000Mhz

#i nclude

#i nclude

#pragma data:code

// 128点正弦波样本表

const unsigned char auc_SinParam[128] = {

64,67,70,73,76,79,82,85,88,91,94,96,99,102,104,106,109,111,113,115,117,118,120,121,

123,124,125,126,126,127,127,127,127,127,127,127,126,126,125,124,123,121,120,118,

117,115,113,111,109,106,104,102,99,96,94,91,88,85,82,79,76,73,70,67,64,60,57,54,51,48,

45,42,39,36,33,31,28,25,23,21,18,16,14,12,10,9,7,6,4,3,2,1,1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,2,3,4,6,

7,9,10,12,14,16,18,21,23,25,28,31,33,36,39,42,45,48,51,54,57,60};

#pragma data:data

unsigned char x_SW = 8,X_LUT = 0;

#pragma interrupt_handler TImer0_ovf_isr:17

void TImer0_ovf_isr(void)

{

X_LUT += x_SW; // 新样点指针

if (X_LUT > 127) X_LUT -= 128; // 样点指针调整

OCR0 = auc_SinParam[X_LUT]; // 取样点指针到比较匹配寄存器

}

void main(void)

{

DDRB |= 0x10; // PB4(OC0)输出

TCCR0 = 0x71; // 相位调整PWM形式,分频系数=1,正向操控OC0

TIMSK = 0x01; // T/C0溢出中止答应

SEI(); // 使能大局中止

while(1)

{……};

}

每次计数器溢出中止的服务中取出一个正弦波的样点值到比较匹配寄存器中,用于调整下一个PWM的脉冲宽度,这样在PB4引脚上输出了按正弦波调制的PWM方波。当PB4的输出经过一个低通滤波器后,便得到一个980.4Hz的正弦波了。如要得到更准确的1KHz的正弦波,可运用守时/计数器T /C1,挑选作业形式10,设置ICR1=250为计数器的上限值。

ATMEL公司网站上,给出了运用一个守时/计数器完成双音频拨号的运用规划参阅(AVR314.pdf),读者能够从中学习到怎么更好规划和运用PWM的功用。

f(x) = 64 + 63 * sin(2πx/128) x∈[0…127]

这个问题我也弄过好长一段时间。

在编号为 AVR314 的 Application Note 中,这个讲得很具体。

在这个 note 中,由于正弦波终究用于高、低频的叠加以生成DTMF信号,所以就用了7位来存储正弦表。7位最大为127

而f(x)=sin(x)的值域为[0…1],所以,63 * sin(2πx/128)就扩大了值域。

再加64,则将值悉数上移为正,满意存储要求。

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