2022年2022年P(guān)WM的工作原理

1、精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載pwm的工作原理脈寬調(diào)制 pwm 為開關(guān)型穩(wěn)壓電源中的術(shù)語(yǔ)； 這為按穩(wěn)壓的掌握方式分類的,除了pwm 型,仍有 pfm 型和 pwm .pfm 混合型；脈寬寬度調(diào)制式（ pwm ）開關(guān)型穩(wěn)壓電路為在掌握電路輸出頻率不變的情形下, 通過(guò)電壓反饋調(diào)整其占空比,從而達(dá)到穩(wěn)固輸出電壓的目的；隨著電子技術(shù)的進(jìn)展,顯現(xiàn)了多種pwm 技術(shù),其中包括：相電壓掌握 pwm .脈寬 pwm 法.隨機(jī) pwm .spwm法.線電壓掌握pwm 等,而在鎳氫電池智能充電器中采納的脈寬 pwm 法,它為把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作為 pwm 波形,通過(guò)轉(zhuǎn)變脈沖列的周期可以調(diào)頻, 轉(zhuǎn)變脈

2、沖的寬度或占空比可以調(diào)壓, 采納適當(dāng)掌握方法即可使電壓與頻率和諧變化；可以通過(guò)調(diào)整 pwm 的周期. pwm 的占空比而達(dá)到掌握充電電流的目的；pwm的定義脈寬調(diào)制 pwm 為利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行掌握的一種特別有效的技術(shù),廣泛應(yīng)用在從測(cè)量. 通信到功率掌握與變換的很多領(lǐng)域中；模擬信號(hào)的值可以連續(xù)變化,其時(shí)間和幅度的辨論率都沒(méi)有限制；9v電池就為一種模擬器件,由于它的輸出電壓并不精確地等于 9v ,而為隨時(shí)間發(fā)生變化,并可取任何實(shí)數(shù)值；與此類似,從電池精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載吸取的電流也不限定在一組可能的取值范疇之內(nèi)；模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的區(qū)分在于后者的取值

3、通常只能屬于預(yù)先確定的可能取值集合之內(nèi),例如在 0v、 5v這一集合中取值；模擬電壓和電流可直接用來(lái)進(jìn)行掌握,如對(duì)汽車收音機(jī)的音量進(jìn)行掌握；在簡(jiǎn)潔的模擬收音機(jī)中,音量旋鈕被連接到一個(gè)可變電阻； 擰動(dòng)旋鈕時(shí), 電阻值變大或變小； 流經(jīng)這個(gè)電阻的電流也隨之增加或削減,從而轉(zhuǎn)變了驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的電流值,使音量相應(yīng)變大或變小；與 收音機(jī)一樣,模擬電路的輸出與輸入成線性比例；盡管模擬掌握看起來(lái)可能直觀而簡(jiǎn)潔,但它并不總為特別經(jīng)濟(jì)或可行的；其中一點(diǎn)就為,模擬電路簡(jiǎn)潔隨時(shí)間漂移,因而難以調(diào)劑； 能夠解決這個(gè)問(wèn)題的精密模擬電路可能特別巨大.笨重如老式的家庭立體聲設(shè)備 和昂貴；模擬電路仍有可能嚴(yán)峻發(fā)熱,其功耗相對(duì)于

4、工作元件兩端電壓與電流的乘積成正比；模擬電路仍可能對(duì)噪聲很敏銳,任何擾動(dòng)或噪聲都確定會(huì)轉(zhuǎn)變電流值的大??；通過(guò)以數(shù)字方式掌握模擬電路, 可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗；此外,很多微掌握器和dsp 已經(jīng)在芯片上包含了pwm 掌握器,這使數(shù)字掌握的實(shí)現(xiàn)變得更加簡(jiǎn)潔了；pwm的工作原理脈沖寬度調(diào)制波通常由一列占空比不同的矩形脈沖構(gòu)成,其占空比與信號(hào)的瞬時(shí)采樣值成比例； 圖 1 所示為脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)的原理精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載框圖和波形圖；該系統(tǒng)有一個(gè)比較器和一個(gè)周期為ts 的鋸齒波發(fā)生器組成；語(yǔ)音信號(hào)假如大于鋸齒波信號(hào),比較器輸出正常數(shù)a ,否就輸出 0；因此,從圖 1 中可

5、以看出,比較器輸出一列下降沿調(diào)制的脈沖寬度調(diào)制波；通過(guò)圖 1b 的分析可以看出,生成的矩形脈沖的寬度取決于脈沖下降沿時(shí)刻t k 時(shí)的語(yǔ)音信號(hào)幅度值；因而,采樣值之間的時(shí)間 間隔為非勻稱的； 在系統(tǒng)的輸入端插入一個(gè)采樣保持電路可以得到勻稱的采樣信號(hào),但為對(duì)于實(shí)際中tk-kts<<ts 的情形,勻稱采樣和非勻稱采樣差異特別??； 假如假定采樣為勻稱采樣, 第 k 個(gè)矩形脈沖可以表示為：（ 1）精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載其中, xt 為離散化的語(yǔ)音信號(hào)； ts 為采樣周期；為未調(diào)制寬度； m 為調(diào)制指數(shù)；然而,假如對(duì)矩形脈沖作如下近似：脈沖幅度為 a ,中心在 t =

6、kts 處,在相鄰脈沖間變化緩慢, 就脈沖寬度調(diào)制波xpt 可以表示為：（2）其中,；無(wú)需作頻譜分析,由式（2）可以看出脈沖寬度信號(hào)由語(yǔ)音信號(hào)xt 加上一個(gè)直流成分以及相位調(diào)制波構(gòu)成；當(dāng)時(shí),相位調(diào)制部分引起的信號(hào)交迭可以忽視,因此, 脈沖寬度調(diào)制波可以直接通過(guò)低通濾波器進(jìn)行解調(diào)；數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)：實(shí)現(xiàn)數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器的基本思想?yún)⒖磮D2；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載圖中,在時(shí)鐘脈沖的作用下,循環(huán)計(jì)數(shù)器的5 位輸出逐次增大；5 位數(shù)字調(diào)制信號(hào)用一個(gè)寄存器來(lái)掌握,不斷于循環(huán)計(jì)數(shù)器的輸出進(jìn)行比較, 當(dāng)調(diào)制信號(hào)大于循環(huán)計(jì)數(shù)器的輸出時(shí),比較器輸出高電平,否就輸出低電平；循環(huán)計(jì)數(shù)

7、器循環(huán)一個(gè)周期后,向寄存器發(fā)出一 個(gè)使能信號(hào) en,寄存器送入下一組數(shù)據(jù)； 在每一個(gè)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)周期,由于輸入的調(diào)制信號(hào)的大小不同, 比較器輸出端輸出的高電平個(gè)數(shù)不一樣,因而產(chǎn)生出占空比不同的脈沖寬度調(diào)制波；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載圖 3為了使矩形脈沖的中心近似在t=kts 處,計(jì)數(shù)器所產(chǎn)生的數(shù)字碼不為由小到大或由大到小次序變化,而為將數(shù)據(jù)分成偶數(shù)序列和奇數(shù)序列,在一個(gè)計(jì)數(shù)周期,偶數(shù)序列由小變大,直到最大值,然后變?yōu)?對(duì)奇數(shù)序列計(jì)數(shù),變化為由大到小；如圖3 例子；奇偶序列的產(chǎn)生方法為將計(jì)數(shù)器的最終一位作為比較數(shù)據(jù)的最低位,在一個(gè)計(jì)數(shù)周期內(nèi),前半個(gè)周期計(jì)數(shù)器輸出最低位為0,其

8、他高位逐次增大, 就產(chǎn)生的數(shù)據(jù)即為偶數(shù)序列；后半個(gè)周期輸出最低位為 1,其余高位依次減小,產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為依次減小的偶序列；詳細(xì)電路可以由以下電路圖表示：精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載8051中的pwm模塊設(shè)計(jì)：應(yīng)當(dāng)稱為一個(gè)適合語(yǔ)音處理的pwm 模塊,輸出引腳應(yīng)當(dāng)外接一積分電路；輸出波形的方式適合作語(yǔ)音處理；設(shè)計(jì)精度為8 位；pwm 模塊應(yīng)包括：1. 比較部分 （ comp）：2. 計(jì)數(shù)部分 （ counter）：3. 狀態(tài)及掌握信號(hào)寄存 /掌握器 （pwm_ctrl ）；1） 狀態(tài)積寄存器：（ flags）,地址： e8h； en： pwm 模塊啟動(dòng)位,置位為 1將使 pwm 模

9、塊開頭工作；（留空備用）解調(diào)速率標(biāo)志位：00 無(wú)分頻； 01 2 分頻； 10 10 分頻； 11 16 分頻；（reset 后為 00）（留空備用）精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載（留空備用）（留空備用）（留空備用）留意：該寄存器可以位操作情形下可寫,不行讀；只能在字節(jié)操作方式下讀?。?） 數(shù)據(jù)寄存器（ datastore）,地址： f8h； 留意：該寄存器值不行讀,只可寫；4. 端口：1） 數(shù)據(jù)總線（ databus）；（雙向）2） 地址總線（ addrbus）；（ in ）3） pwm 波輸出端口（ pwmout ）；（ out）4） 掌握線： clk ：時(shí)鐘；（ in ）

10、 reset：異步復(fù)位信號(hào)；（ in低電平有效） wr：寫 pwm ram信號(hào)；（ in低電平有效）； rd：讀 pwm ram信號(hào)；（ in低電平有效）精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載 done：接受完畢反饋信號(hào)；（out高電平有效） int ：中斷申請(qǐng)信號(hào)；（ out低電平有效） intresp：中斷響應(yīng)信號(hào)；（ in 低電平有效） bytebit ：字節(jié) /位操作掌握信號(hào)（ in 1-byte 0-bit）；中斷占用相當(dāng)于mcu8051 的外部中斷 2,就可保證在 5 個(gè)指令周期之內(nèi), “讀取數(shù)據(jù) ”中斷必定得到響應(yīng)；pwm 模塊使用方法：由于占用了8051 外部中斷 1,

11、所以在不使用該模塊時(shí),應(yīng)當(dāng)把外部中斷2 屏蔽；而 pwm 模塊產(chǎn)生的中斷懇求可以看作為 “能接受數(shù)據(jù) ”的信號(hào)；中斷方法如后 “中斷讀取數(shù)據(jù)過(guò)程”；使用 pwm 模塊,應(yīng)當(dāng)先對(duì)內(nèi)部地址8fh 的數(shù)據(jù)寄存器寫入數(shù)據(jù),然后設(shè)置地址8eh 的狀態(tài)寄存器最低位（ 0）為 1,即 pwm 模塊開頭工作并輸出pwm 調(diào)制波（如 timer 模塊）；在輸出pwm 調(diào)制波過(guò)程中,應(yīng)準(zhǔn)時(shí)對(duì)pwm 寫入下一個(gè)調(diào)制數(shù)據(jù),保證pwm 連續(xù)工作,輸出波形連續(xù)；（待改進(jìn)）中斷讀取數(shù)據(jù)過(guò)程：1. pwm 模塊可以讀取數(shù)據(jù),申請(qǐng)中斷信號(hào)int置位為 0,等待 8051 響應(yīng)；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載2.

12、 8051 接受到中斷申請(qǐng)后,作出中斷響應(yīng),置位intresp信號(hào)線為 0；3. pwm 模塊收到 intresp 信號(hào)后,把中斷申請(qǐng)信號(hào)int復(fù)位為 1,等待 8051 通知讀取數(shù)據(jù) wr 信號(hào)；4. 8051 取出要求數(shù)據(jù)放于數(shù)據(jù)總線（databus）上,并置wr 信號(hào)為 0；5. pwm 模塊發(fā)覺(jué) wr 信號(hào)為 0,由數(shù)據(jù)總線（ databus）上讀取數(shù)據(jù)到內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器,將done 位置位為 1；6. 8051 發(fā)覺(jué) done 信號(hào)的上跳變?yōu)?1,釋放數(shù)據(jù)總線；7. pwm 模塊完成當(dāng)前輸出周期,復(fù)位done 為 0,從今當(dāng)前數(shù)據(jù)寄存器可以再次接受數(shù)據(jù)輸入；留意事項(xiàng)：1）輸出的 pwm

13、 信號(hào)中的高電平部分必需處于一個(gè)輸出周期的中間,不能偏離,否就輸出語(yǔ)音經(jīng)過(guò)低通后必定為一失真嚴(yán)峻的結(jié)果；2）對(duì)于 8 位精度的 pwm,每個(gè)輸出周期占用256（28）個(gè)機(jī)器 周期,但為包含256 個(gè)機(jī)器周期至少有22 個(gè)指令周期,亦即264（ 22*12）個(gè)機(jī)器周期,由于語(yǔ)音信號(hào)的連續(xù)性,256 與 264 之間相差的 8 個(gè)機(jī)器周期為不能由之丟空的,否就也會(huì)使輸出信號(hào)失真； 假如將須輸出數(shù)字量按256/264 的比例放大輸出,亦不行行,由于如此精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載非整數(shù)比例放大, 放大倍數(shù)很小, 就經(jīng)過(guò)再量化后小數(shù)部分亦會(huì)被忽略掉,產(chǎn)生失真；舉例：輸出數(shù)字量為16,

14、按比例放大后為16.5, 更會(huì)產(chǎn)生難以取舍的問(wèn)題；故實(shí)行以下方法： 該模塊以時(shí)鐘周期為標(biāo)準(zhǔn), 而與 tmbus 無(wú)關(guān), 即基本上與 8051 部分異步工作；讀取數(shù)據(jù)方式為每次讀取足夠數(shù)據(jù)段儲(chǔ)存于模塊內(nèi)的 ram 內(nèi)（暫定每次讀取 8 字節(jié)）,儲(chǔ)存字節(jié)數(shù)必需能保證 pwm 輸出該段數(shù)據(jù)過(guò)程中,有足夠時(shí)間從 ram 處連續(xù)讀取數(shù)據(jù)；由于占用了 8051 的外部中斷 2,中斷申請(qǐng)?jiān)?3 個(gè)指令周期（ 36 個(gè)時(shí)鐘周期） 內(nèi)必定能得到響應(yīng), 而 pwm 模塊處理一個(gè)數(shù)據(jù)需要固定耗時(shí) 256 個(gè)時(shí)鐘周期, 故能保證 pwm 模塊次序讀取數(shù)據(jù)中斷能準(zhǔn)時(shí)得到響應(yīng),不會(huì)影響調(diào)制信號(hào)的連續(xù)性；3） rd ram過(guò)程為異步過(guò)程；4）輸出后數(shù)據(jù)寄存器不自動(dòng)清零； 由于可以通過(guò)把flags0寫 0而停止 pwm 模塊連續(xù)工作；pwm技術(shù)的詳細(xì)應(yīng)用pwm 軟件法掌握充電電流本方法的基本思想就為利用單片機(jī)具有的pwm 端口,在不轉(zhuǎn)變pwm 方波周期的前提下,通過(guò)軟件的方法調(diào)整單片機(jī)的pwm掌握寄存器來(lái)調(diào)整 pwm 的占空比, 從而掌握充電電流； 本方法所要求的精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下