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1、PWM 把握技术的原理和程序设计理论篇一原理介绍PWMPulse Width Modulation把握脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进展调制，来等效地获得所需要波形含外形和幅值。PWM 把握技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大局部是PWM 型，PWM 把握技术正是有赖于在逆 变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。1 PWM 把握的根本原理理论根底：冲量相等而外形不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果根本一样。冲量指窄脉冲的面积。效果根本一样，是指环节的输出响应波形根本一样。低频段格外接近，仅在高频段略有差异。SPWM 波形脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等
2、效的PWM 波形。PWM 电流波： 电流型逆变电路进展PWM 把握，得到的就是PWM 电流波。PWM 波形可等效的各种波形：直流斩波电路：等效直流波形SPWM 波：等效正弦波形，还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦沟通波形等，其根本原理和SPWM 把握一样，也基于等效面积原理。2. PWM 相关概念占空比：就是输出的PWM 中，高电平保持的时间 与 该PWM 的时钟周期的时间 之比如，一个 PWM 的频率是 1000Hz，那么它的时钟周期就是 1ms，就是 1000us，假设高电平消灭的时间是200us，那么低电平的时间确定是800us，那么占空比就是200：1000，也就是说PWM 的
3、占空比就是 1：5。区分率也就是占空比最小能到达多少，如 8 位的 PWM，理论的区分率就是 1：255(单斜率)， 16 位的的PWM 理论就是 1：65535(单斜率)。频率就是这样的，如16 位的PWM，它的区分率到达了1：65535，要到达这个区分率，T/C 就必需从 0 计数到 65535 才能到达，假设计数从 0 计到 80 之后又从 0 开头计到 80.，那么它的区分率最小就是 1：80了，但是，它也快了，也就是说PWM 的输出频率高了。双斜率 / 单斜率假设一个PWM 从 0 计数到 80，之后又从 0 计数到 80.这个就是单斜率。假设一个PWM 从 0 计数到 80，之后是
4、从 80 计数到 0.这个就是双斜率。可见，双斜率的计数时间多了一倍，所以输出的PWM 频率就慢了一半，但是区分率却是1：(80+80) 1：160，就是提高了一倍。假设PWM 是单斜率，设定最高计数是 80，我们再设定一个比较值是 10，那么 T/C 从 0 计数到 10 时(这时计数器还是始终往上计数，直到计数到设定值80)，单片机就会依据你的设定，把握某个IO 口在这个时候是输出 1 还是输出 0 还是端口取反，这样，就是PWM 的最根本的原理了。理论篇二原理及应用实例脉宽调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进展把握的一种格外有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率把握与变
5、换的很多领域中。模拟电路模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的区分率都没有限制。9V 电池就是一种模拟器件，由于它的输出电压并不准确地等于 9V，而是随时间发生变化，并可取任何实数值。与此类似，从电池吸取的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。模拟信号与数字信号的区分在于后者的取值通常只能属于预先确定 的可能取值集合之内，例如在0V, 5V这一集合中取值。模拟电压和电流可直接用来进展把握，如对汽车收音机的音量进展把握。在简洁的模拟收音机中，音量旋 钮被连接到一个可变电阻。拧动旋钮时，电阻值变大或变小；流经这个电阻的电流也随之增加或削减，从 而转变了驱动扬声器的电流值，使音量相应变大或变小。与
6、收音机一样，模拟电路的输出与输入成线性比 例。尽管模拟把握看起来可能直观而简洁，但它并不总是格外经济或可行的。其中一点就是，模拟电路简洁随 时间漂移，因而难以调整。能够解决这个问题的周密模拟电路可能格外浩大、笨重(如老式的家庭立体声设 备)和昂贵。模拟电路还有可能严峻发热，其功耗相对于工作元件两端电压与电流的乘积成正比。模拟电路 还可能对噪声很敏感，任何扰动或噪声都确定会转变电流值的大小。数字把握通过以数字方式把握模拟电路，可以大幅度降低系统的本钱和功耗。此外，很多微把握器和 DSP 已经在芯片上包含了PWM 把握器，这使数字把握的实现变得更加简洁了。简而言之，PWM 是一种对模拟信号电平进展
7、数字编码的方法。通过高区分率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进展编码。PWM 信号照旧是数字的，由于在给定的任何时刻， 满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的 时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM 进展编码。大多数负载(无论是电感性负载还是电容性负载)需要的调制频率高于 10Hz。设想一下假设灯泡先接通 5 秒再断开 5 秒，然后再接通、再断开。占空比照旧是50%，但灯泡在头 5 秒钟内将点亮，
8、在下一个5 秒钟内将熄灭。要让灯泡取得 4.5V 电压的供电效果，通断循环周期与负载对开关状态变化的响应时间相比必需足够短。要想取得调光灯(但保持点亮)的效果，必需提高调制频率。在其他 PWM 应用场合也有同样的要求。通常调制频率为 1kHz 到 200kHz 之间。硬件把握器很多微把握器内部都包含有PWM 把握器。例如，Microchip 公司的PIC16C67 内含两个PWM 把握器，每一个都可以选择接通时间和周期。占空比是接通时间与周期之比；调制频率为周期的倒数。执行PWM 操作之前，这种微处理器要求在软件中完成以下工作：* 设置供给调制方波的片上定时器/计数器的周期* 在 PWM 把握
9、存放器中设置接通时间* 设置PWM 输出的方向，这个输出是一个通用I/O 管脚* 启动定时器* 使能PWM 把握器虽然具体的PWM 把握器在编程细节上会有所不同，但它们的根本思想通常是一样的。通信与把握PWM 的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进展数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将规律1 转变为规律 0 或将规律 0 转变为规律 1 时，也才能对数字信号产生影响。对噪声抵抗力气的增加是PWM 相对于模拟把握的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM 用于通信的主要缘由。从模拟信号转向PWM 可以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当的
10、RC 或 LC 网络可以滤除调制高频方波并将信号复原为模拟形式。PWM 广泛应用在多种系统中。作为一个具体的例子，我们来考察一种用PWM 把握的制动器。简洁地说， 制动器是紧夹住某种东西的一种装置。很多制动器使用模拟输入信号来把握夹紧压力(或制动功率)的大小。加在制动器上的电压或电流越大，制动器产生的压力就越大。可以将PWM 把握器的输出连接到电源与制动器之间的一个开关。要产生更大的制动功率，只需通过软件加大PWM 输出的占空比就可以了。假设要产生一个特定大小的制动压力，需要通过测量来确定占空比和压力之间的数学关系(所得的公式或查找表经过变换可用于把握温度、外表磨损等等)。例如，假设要将制动器
11、上的压力设定为100psi，软件将作一次反向查找，以确定产生这个大小的压力的占空比应当是多少。然后再将PWM 占空比设置为这个值，制动器就可以相应地进展响应了。假设系统中有一个传感器，则可以通过闭环把握来调整占空比，直到准确产生所需的压力。总之，PWM 既经济、节约空间、抗噪性能强，是一种值得宽阔工程师在很多设计应用中使用的有效技术。论篇三原理与实现PWM 理 (脉冲宽度调制)原理与实现1、 PWM 原理2、调制器设计思想3、具体实现设计一、 PWM脉冲宽度调制Pulse Width Modulation原理：脉冲宽度调制波通常由一列占空比不同的矩形脉冲构成，其占空比与信号的瞬时采样值成比例。
12、图1 所示为脉冲宽度调制系统的原理框图和波形图。该系统有一个比较器和一个周期为 Ts 的锯齿波发生器组成。语音信号假设大于锯齿波信号，比较器输出正常数A，否则输出 0。因此，从图 1 中可以看出，比较器输出一列下降沿调制的脉冲宽度调制波。通过图 1b 的分析可以看出，生成的矩形脉冲的宽度取决于脉冲下降沿时刻t k 时的语音信号幅度值。因而，采样值之间的时间间隔是非均匀的。在系统的输入端插入一个采样保持电路可以得到均匀的采样信 号，但是对于实际中tk-kTsTs的状况，均匀采样和非均匀采样差异格外小。假设假定采样为均匀采样， 第 k 个矩形脉冲可以表示为：1其中，xt是离散化的语音信号；Ts 是
13、采样周期； 是未调制宽度；m 是调制指数。然而，假设对矩形脉冲作如下近似：脉冲幅度为A，中心在t = k Ts 处，在相邻脉冲间变化缓慢，则脉冲宽度调制波xp(t)可以表示为：2其中，。无需作频谱分析，由式2可以看出脉冲宽度信号由语音信号 x(t)加上一个直流成分以及相位调制波构成。当时，相位调制局部引起的信号交迭可以无视，因此，脉冲宽度调制波可以直接通过低通滤波器进展解调。二、 数字脉冲宽度调制器的实现：实现数字脉冲宽度调制器的根本思想参看图2。图中，在时钟脉冲的作用下，循环计数器的 5 位输出逐次增大。5 位数字调制信号用一个存放器来把握， 不断于循环计数器的输出进展比较，当调制信号大于循
14、环计数器的输出时，比较器输出高电平，否则输出 低电平。循环计数器循环一个周期后，向存放器发出一个使能信号 EN，存放器送入下一组数据。在每一个计数器计数周期，由于输入的调制信号的大小不同，比较器输出端输出的高电平个数不一样，因而产生 出占空比不同的脉冲宽度调制波。图 3为了使矩形脉冲的中心近似在t=kTs 处，计数器所产生的数字码不是由小到大或由大到小挨次变化， 而是将数据分成偶数序列和奇数序列，在一个计数周期，偶数序列由小变大，直到最大值，然后变为对奇 数序列计数，变化为由大到小。如图3 例子。奇偶序列的产生方法是将计数器的最终一位作为比较数据的最低位，在一个计数周期内，前半个周期计数器输出
15、最低位为 0，其他高位逐次增大，则产生的数据即为偶数序列；后半个周期输出最低位为 1，其余高位依次减小，产生的数据为依次减小的偶序列。具体电路可以由以下电路图表示：三、 8051 中的PWM 模块设计：应当称为一个适合语音处理的PWM 模块，输出引脚应当外接一积分电路。输出波形的方式适合作语音处理。设计精度为 8 位。PWM 模块应包括：1、 比较局部Comp：2、 计数局部Counter：3、 状态及把握信号存放/把握器PWM_Ctrl；1） 状态积存放器：Flags，地址：E8H ；EN： PWM 模块启动位，置位为1将使PWM 模块开头工作；留空备用解调速率标志位：00 无分频；01 2 分频；10 10 分频；11 16 分频。RESET 后为 00留空备用留空备用留空备用留空备用留意：该存放器可以位操作状况下可写，不行读；只能在字节操作方式下读取。2） 数据
