51单片机 PWM

什么是PWM

​ 脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

pwm的频率：

是指1秒钟内信号从高电平到低电平再回到高电平的次数(一个周期)；

也就是说一秒钟PWM有多少个周期
单位： Hz
表示方式： 50Hz 100Hz

pwm的周期：

T=1/f
周期=1/频率
50Hz = 20ms 一个周期

如果频率为50Hz ，也就是说一个周期是20ms 那么一秒钟就有 50次PWM周期

占空比：
是一个脉冲周期内，高电平的时间与整个周期时间的比例
单位： % (0%-100%)
表示方式：20%

周期： 一个脉冲信号的时间         1s内测周期次数等于频率
脉宽时间： 高电平时间

上图中 脉宽时间占总周期时间的比例，就是占空比

比方说周期的时间是10ms，脉宽时间是8ms 那么低电平时间就是2ms 总的占空比 8/(8+2)= 80%

这就是占空比为80%的脉冲信号

而我们知道PWM就是脉冲宽度调制 通过调节占空比，就可以调节脉冲宽度(脉宽时间) 而频率 就是单位时间内脉冲信号的次数，频率越大

以20Hz 占空比为80% 举例 就是1秒钟之内输出了20次脉冲信号 每次的高电平时间为40ms

我们换更详细点的图

上图中，周期为T
T1为高电平时间
T2 为低电平时间

假设周期T为 1s 那么频率就是 1Hz 那么高电平时间0.5s ，低电平时间0.5s 总的占空比就是 0.5 /1 =50%

PWM原理

以单片机为例，我们知道，单片机的IO口输出的是数字信号，IO口只能输出高电平和低电平

假设高电平为5V 低电平则为0V 那么我们要输出不同的模拟电压，就要用到PWM，通过改变IO口输出的方波的占空比从而获得使用数字信号模拟成的模拟电压信号

我们知道，电压是以一种连接1或断开0的重复脉冲序列被夹到模拟负载上去的（例如LED灯，直流电机等），连接即是直流供电输出，断开即是直流供电断开。通过对连接和断开时间的控制，理论上来讲，可以输出任意不大于最大电压值（即0~5V之间任意大小）的模拟电压

比方说 占空比为50% 那就是高电平时间一半，低电平时间一半，在一定的频率下，就可以得到模拟的2.5V输出电压 那么75%的占空比 得到的电压就是3.75V

pwm的调节作用来源于对“占周期”的宽度控制，“占周期”变宽，输出的能量就会提高，通过阻容变换电路所得到的平均电压值也会上升，“占周期”变窄，输出的电压信号的电压平均值就会降低，通过阻容变换电路所得到的平均电压值也会下降

也就是，在一定的频率下，通过不同的占空比 即可得到不同的输出模拟电压

 接下来我们接开始使用51单片机来实现PWM吧

       本次使用了定时器0，方式一（16位），设置成每100us就中断一次，并执行中断函数。所以如果我们想定时器100us产生一次中断的话就需要给定时器你设置初值为FC18，当定时器从FC18追加到FFFF时，经过了FFFF-FC18+1=1000*us时溢出触发中断，因为机器使用的时钟是12MHZ，每1us产生一个计数脉冲。

代码部分：

#include "reg52.h"		     //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器	

typedef unsigned int u16;	  //对数据类型进行声明定义
typedef unsigned char u8;

#define LED P2	       //总线法点灯

void delay(u16 i)      //延时函数
{
  while(i--);
}

void Timer0Init()
{
	TMOD|=0X01;  	//选择为定时器0模式，工作方式1，仅用TR0打开启动。
	TH0=0XFC;		//给定时器赋初值，定时1ms
	TL0=0X18;	
	ET0=1;			//打开定时器0中断允许
	EA=1;			//打开总中断
	TR0=1;			//打开定时器			
}

void main()
{	
	Timer0Init();  //定时器0初始化
	while(1);		
}


void Timer0() interrupt 1
{
	static u16 out_time, bright_time;
	static u16 i;
	
	TH0=0XFC;	  //给定时器赋初值，定时1ms
	TL0=0X18;
	i++;
	if(i==1000)    //1s
	{
		 i=0;
		 
		 for(bright_time=0;bright_time<=500;bright_time++)
		{  
		   //暗的时间减少，亮的时间增加
			out_time=500-bright_time;
			//暗
			LED=0xff;
			delay(out_time);
			//亮
			LED=0x00;
			delay(bright_time);
		}
		
		for(out_time=0;out_time<=500;out_time++)
		{
		   //暗的时间增加，亮的时间减少
			bright_time=500-out_time;
			//亮
			LED=0x00;
			delay(bright_time);
			//暗
			LED=0xff;
			delay(out_time);
		}
	}	
}