用软件产生PWM信号主要有两种方法: 软件延时法和 定时器法。以下是具体实现方式及示例代码:
一、软件延时法
通过循环延时控制输出电平占空比,适用于简单场景但效率较低。
1. 基本原理
设置一个固定周期,其中高电平持续时间为`占空比 * 周期`,低电平为剩余时间。
使用`delayus()`函数实现延时,通过调整参数控制占空比。
2. 示例代码(51单片机)
```c
include
sbit pwm = P1^0; // 定义P1.0为PWM输出
void delayus(uint x) {
while(x--);
}
void main() {
while(1) {
pwm = 1; // 高电平
delayus(60); // 延时60μs(需根据系统时钟调整)
pwm = 0; // 低电平
delayus(40); // 延时40μs(占空比60%)
}
}
```
3. 注意事项
延时时间需根据系统时钟频率调整,例如50MHz系统时钟时,60μs对应机器周期数为`60 * 10^6 / 12`。
此方法无法实现高频PWM信号,且占空比精度较低。
二、定时器法
利用硬件定时器产生精确的PWM信号,通过修改定时器初值实现频率和占空比调整。
1. 基本原理
定时器计数到预设值时触发输出翻转,通过调整计数器初值控制周期和占空比。
高电平时间=`周期 * 占空比 / 100`,低电平时间自动补足。
2. 51单片机定时器0实现示例
```c
include
define TIMER0_RELOAD_VALUE 0xFC61 // 根据系统时钟调整(50MHz时)
define TIMER0_PRESCALER 65536 // 16分频
void Timer0_Init() {
TMOD &= 0xF0; // 设置定时器模式为模式1(16位定时器)
TMOD |= 0x01; // 使能定时器0
TH0 = TIMER0_RELOAD_VALUE >> 8; // 高8位初值
TL0 = TIMER0_RELOAD_VALUE & 0xFF; // 低8位初值
ET0 = 1;// 开启定时器0中断
EA = 1;// 开启全局中断
TR0 = 1; // 启动定时器0
}
void Timer0_ISR() interrupt 1 {
TH0 = TIMER0_RELOAD_VALUE >> 8; // 重新加载初值
TL0 = TIMER0_RELOAD_VALUE & 0xFF;
PWM = !PWM;// 翻转输出电平
}
void main() {
Timer0_Init();
while(1) {
// 主程序逻辑
}
}
```
3. 占空比调整说明
公式:`高电平时间 = (周期 * 占空比) / 100`
周期计算:`周期 = 65536 / 频率`(16分频时)
示例:要产生1Hz PWM(周期1s),占空比60%时,初值应为`0xFC61`(50MHz系统时钟)。
三、注意事项
系统时钟:
不同单片机需根据实际时钟频率调整定时器初值,建议参考芯片手册。
精度限制:
软件延时法精度较低,适合低频信号;定时器法精度更高,适合高频信号。
资源占用:
硬件定时器法比软件延时法节省CPU资源,推荐优先使用。
四、扩展:正弦波PWM
若需生成正弦波PWM,可在定时器中断中动态调整占空比。例如,通过线性插值计算当前时刻的正弦值对应的占空比。