使用AVR定時計數(shù)器的PWM功能設計要點

1、使用AVR定時/計數(shù)器的PWM功能設計要點日期:2008-01-14 來源:強聯(lián)單片機 作者: 字體：大 中 小 (投遞新聞) 作者：馬潮老師 取自M128上。供參考。 一、定時/計數(shù)器PWM設計要點 根據(jù)PWM的特點，在使用ATmega128的定時/計數(shù)器設計輸出PWM時應注意以下幾點： 1.首先應根據(jù)實際的情況，確定需要輸出的PWM頻率范圍，這個頻率與控制的對象有關。如輸出PWM波用于控制燈的亮度，由于人眼不能分辨42Hz以上的頻率，所以PWM的頻率應高于42Hz，否則人眼會察覺到燈的閃爍。 2.然后根據(jù)需要PWM的頻率范圍確定ATmega128定時/計數(shù)器的PWM工作方式。AVR定時/計

2、數(shù)器的PWM模式可以分成快速PWM和頻率（相位）調整PWM兩大類。 3.快速PWM可以的到比較高頻率的PWM輸出，但占空比的調節(jié)精度稍微差一些。此時計數(shù)器僅工作在單程正向計數(shù)方式，計數(shù)器的上限值決定PWM的頻率，而比較匹配寄存器的值決定了占空比的大小。PWM頻率的計算公式為： PWM頻率 = 系統(tǒng)時鐘頻率/（分頻系數(shù)*（1+計數(shù)器上限值） 4.快速PWM模式適合要求輸出PWM頻率較高，但頻率固定，占空比調節(jié)精度要求不高的應用。 5.頻率（相位）調整PWM模式的占空比調節(jié)精度高，但輸出頻率比較低，因為此時計數(shù)器僅工作在雙向計數(shù)方式。同樣計數(shù)器的上限值決定了PWM的頻率，比較匹配寄存器的值決定了占

3、空比的大小。PWM頻率的計算公式為： PWM頻率 = 系統(tǒng)時鐘頻率/（分頻系數(shù)*2*計數(shù)器上限值） 6.相位調整PWM模式適合要求輸出PWM頻率較低，但頻率固定，占空比調節(jié)精度要求高的應用。當調整占空比時，PWM的相位也相應的跟著變化（Phase Correct）。 7.頻率和相位調整PWM模式適合要求輸出PWM頻率較低，輸出頻率需要變化，占空比調節(jié)精度要求高的應用。此時應注意：不僅調整占空比時，PWM的相位會相應的跟著變化；而一但改變計數(shù)器上限值，即改變PWM的輸出頻率時，會使PWM的占空比和相位都相應的跟著變化（Phase and Frequency Correct）。 8.在PWM方式中

4、，計數(shù)器的上限值有固定的0xFF（8位T/C）；0xFF、0x1FF、0x3FF（16位T/C）?；蛴捎脩粼O定的0x0000-0xFFFF，設定值在16位T/C的ICP或OCRA寄存器中。而比較匹配寄存器的值與計數(shù)器上限值之比即為占空比。 二、 PWM應用設計參考 下面給出一個設計示例，在示例中使用PWM方式來產生一個1KHz左右的正弦波，幅度為0-Vcc/2。 首先按照下面的公式建立一個正弦波樣本表，樣本表將一個正弦波周期分為128個點，每點按7位量化（127對應最高幅值Vcc/2）： f(x) = 64 + 63 * sin(2x/180) x0127 如果在一個正弦波周期中采用128個樣

5、點，那么對應1KHz的正弦波PWM的頻率為128KHz。實際上，按照采樣頻率至少為信號頻率的2倍的取樣定理來計算，PWM的頻率的理論值為2KHz即可?？紤]盡量提高PWM的輸出精度，實際設計使用PWM的頻率為16KHz，即一個正弦波周期（1KHz）中輸出16個正弦波樣本值。這意味著在128點的正弦波樣本表中，每隔8點取出一點作為PWM的輸出。 程序中使用ATmega128的8位T/C0，工作模式為相位調整PWM模式輸出，系統(tǒng)時鐘為8MHz，分頻系數(shù)為1，其可以產生最高PWM頻率為： 8000000Hz / 510 = 15686Hz。每16次輸出構成一個周期正弦波，正弦波的頻率為980.4Hz。

6、PWM由OC0（PB4）引腳輸出。參考程序如下（ICCAVR）。 /ICC-AVR application builder : 2004-08 / Target : M128 / Crystal: 8.0000Mhz #include <iom128v.h> #include <macros.h> #pragma data:code / 128點正弦波樣本表 const unsigned char auc_SinParam128 = 64,67,70,73,76,79,82,85,88,91,94,96,99,102,104,106,109,111,113,115,11

7、7,118,120,121, 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, 7,9,10,12,14,16,18,21,23,25,2

8、8,31,33,36,39,42,45,48,51,54,57,60; #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; / 新樣點指針 if (X_LUT > 127) X_LUT -= 128; / 樣點指針調整 OCR0 = auc_SinParamX_LUT; / 取樣點指針到比較匹配寄存器 void main(void) DDRB |= 0x10; / PB4(OC0)輸出 TCCR0 = 0x71; / 相位調整PWM模式，分頻系數(shù)=1，正向控制OC0 TIMSK = 0x01; / T/C0溢出中斷允許 SEI(); / 使能全局中斷 while(1) ; 每次計數(shù)器溢出中斷的服務中取出一個正弦波的樣點值到比較匹配寄存器中，用于調整下一個PWM的脈沖寬度，這樣在PB4引腳上輸出了按正弦波調制的PWM方波。當PB4的輸出通過一個低通濾波器后，便得到一個980.4Hz的正弦波了。