AVR单片机定时器输出PWM的设计及注意问题.docVIP

　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。 　　2.然后根据需要PWM的频率范围确定ATmega128定时/计数器的PWM工作方式。AVR定时/计数器的PWM模式可以分成快速PWM和频率(相位)调整PWM两大类。 　　3.快速PWM可以的到比较高频率的PWM输出，但占空比的调节精度稍微差一些。此时计数器仅工作在单程正向计数方式，计数器的上限值决定PWM的频率，而比较匹配寄存器的值决定了占空比的大小。PWM频率的计算公式为： 　　PWM频率 = 系统时钟频率/(分频系数*(1+计数器上限值)) 　　4.快速PWM模式适合要求输出PWM频率较高，但频率固定，占空比调节精度要求不高的应用。 　　5.频率(相位)调整PWM模式的占空比调节精度高，但输出频率比较低，因为此时计数器仅工作在双向计数方式。同样计数器的上限值决定了PWM的频率，比较匹配寄存器的值决定了占空比的大小。PWM频率的计算公式为： 　　PWM频率 = 系统时钟频率/(分频系数*2*计数器上限值)) 　　6.相位调整PWM模式适合要求输出PWM频率较低，但频率固定，占空比调节精度要求高的应用。当调整占空比时，PWM的相位也相应的跟着变化(Phase Correct)。 　　7.频率和相位调整PWM模式适合要求输出PWM频率较低，输出频率需要变化，占空比调节精度要求高的应用。此时应注意：不仅调整占空比时，PWM的相位会相应的跟着变化;而一但改变计数器上限值，即改变PWM的输出频率时，会使PWM的占空比和相位都相应的跟着变化(Phase And Frequency Correct)。 　　8.在PWM方式中，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应用参考设计 　　下面给出一个设计示例，在示例中使用PWM方式来产生一个1KHz左右的正弦波，幅度为0-Vcc/2。 　　首先按照下面的公式建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采用128个样点，那么对应1KHz的正弦波PWM的频率为128KHz。实际上，按照采样频率至少为信号频率的2倍的取样定理来计算，PWM的频率的理论值为2KHz即可。考虑尽量提高PWM的输出精度，实际设计使用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。 　　程序中使用ATmega128的8位T/C0，工作模式为相位调整PWM模式输出，系统时钟为8MHz，分频系数为1，其可以产生最高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。参考程序如下(ICCAVR)。 　　//ICC-AVR Application Builder : 2004-08 　　// Target : M128 　　// Crystal: 8.0000Mhz 　　#Include 　　#Include 　　#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,