用軟件編程的方法來模擬51單片機(jī)產(chǎn)生PWM波

89C51芯片沒有自帶PWM發(fā)生器，如果要用51來產(chǎn)生PWM波就必須要用軟件編程的方法來模擬。方法大概可以分為軟件延時(shí)和定時(shí)器產(chǎn)生兩種方法。下面將逐一介紹。

1 軟件延時(shí)法

利用軟件延時(shí)函數(shù)，控制電平持續(xù)的時(shí)間，達(dá)到模擬pwm的效果。

程序如下：

#include

sbit pwm=P1^0;

main()

{

while(1)

{

pwm=1;

delayus(60);//置高電平后延時(shí)60us，占空比60%

pwm=0;

delayus(40);

}

}

void delayus(uint x)

{

while(x--);

}

proteus軟件仿真結(jié)果如下：

可見，用這種延時(shí)函數(shù)的方法就能簡單地模擬出pwm輸出。但是這種方法的缺點(diǎn)也相當(dāng)明顯。當(dāng)程序除了要輸出pwm波還要執(zhí)行其他操作比如鍵盤掃描、顯示等操作時(shí)，需要占用CPU一定的機(jī)器周期，這樣就會(huì)影響pwm的準(zhǔn)確度?，F(xiàn)在很少會(huì)用到這種方法，接下來要介紹的是比較常用的方法。

2 定時(shí)器產(chǎn)生pwm

這種方法利用了定時(shí)器溢出中斷，在中斷服務(wù)程序改變電平的高低，在程序較復(fù)雜、多操作時(shí)仍能輸出較準(zhǔn)確的pwm波形。

2.1注意事項(xiàng)

2.2.1中斷服務(wù)程序的內(nèi)容。

一般來說中斷服務(wù)程序只完成改變標(biāo)志位、轉(zhuǎn)換高低電平的功能，如果中斷服務(wù)程序中有太多的操作會(huì)影響pwm波的輸出，尤其是除法、取余、浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算會(huì)占用大量的機(jī)器周期，應(yīng)在中斷外完成運(yùn)算。

2.2.2定時(shí)器裝入初值的問題。

裝入初值不能太接近于定時(shí)器的溢出值。如我們使用定時(shí)器方式1，最多能計(jì)65536個(gè)數(shù)，假設(shè)我們轉(zhuǎn)入的初值為65534，那么定時(shí)器計(jì)兩個(gè)數(shù)就會(huì)進(jìn)入中斷，這樣會(huì)使程序紊亂而其他功能無法正常地執(zhí)行，所以一般要留50-100個(gè)數(shù)的裕量。

2.2定時(shí)器工作方式

在定時(shí)器工作方式的選擇上，可以選擇定時(shí)器的工作方式0、1、2都可以，本文采用的是工作方式1，即16位定時(shí)器，這樣可以獲得較寬的調(diào)頻范圍。

2.3定時(shí)器初值的計(jì)算

設(shè)占空比為α，頻率為f

產(chǎn)生高電平時(shí)裝入定時(shí)器高8位的值應(yīng)為

產(chǎn)生高電平時(shí)裝入定時(shí)器低8位的值應(yīng)為

顯然，產(chǎn)生低電平時(shí)的公式只要把α換成（1-α）就行了。

然而在51單片機(jī)中，浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算需要消耗cpu很長的時(shí)間，為了提高程序效率，通常用100倍的占空比來計(jì)算。同時(shí)，要注意數(shù)據(jù)類型，避免超出范圍，影響計(jì)算結(jié)果。

修改后的公式如下：

a為100倍占空比，fr為0.01倍頻率

TH0 = (65535-a*100/fr)/256;//高位初值

TL0= (65535-a*100/fr)%256;

同樣，低電平的公式只需把a(bǔ)換成（100-a）即可。

2.4例程

本例程采用定時(shí)器T0在工作方式1下產(chǎn)生一路PWM，用獨(dú)立鍵盤控制頻率、占空比的加減，頻率可調(diào)范圍100Hz-10kHz，占空比0-100%（均為理論值，實(shí)際值略低）

部分代碼如下：

注：T0_H , T0_L , T1_H , T1_L均用于暫時(shí)存儲(chǔ)初值，進(jìn)入中斷服務(wù)程序后直接給寄存器TH0、TL0賦值，避免了在中斷中計(jì)算。

注：flag為pwm輸出標(biāo)志，flag=1輸出高電平，flag=0輸出低電平

2.5軟件仿真結(jié)果

2.5.1頻率為100Hz

a.占空比約15%

b.占空比95%

2.5.2頻率為10KHz

a.占空比15%

b.占空比90%