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PWM占空比原理是什么,几个实例带你进一步了解
时间:2018-04-23作者:华清远见

PWM : 即脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)。脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换及嵌入式领域的许多领域中。PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点。

在电力电子技术中,对于很多变量的控制,我们可以采取模拟的方式,也可以采用数字的方式进行处理。例如,在简单的模拟收音机中,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减少,从而改变了驱动扬声器的电流值,是音量响应变大或变小。与收音机一样,模拟电路的输出与输入成线性比例。尽管模拟控制看起来可能简单而直观,但它并不总是经济的或可行的。其功耗、一些物理的扰动都可能对我们的设备造成干扰。而通过数字方式控制模拟电路,可以大幅度降低系统的成本和功耗。

同样的,在嵌入式领域中,PWM也多有用途。现在的单片机中,大多有PWM模块,也称之为PWM定时器。实际应用过程中,会根据某物理量对于不同参量的敏感度不同而使用不同的处理方式。举两个简单的小例子。如:处理led时,led灯的亮度是电压敏感的,使用PWM时,就会通过调节其占空比(一个脉冲周期内高电平在整个周期占的比例),从而控制电压值,来干预led灯的亮度。在处理蜂鸣器时,由于其对频率是敏感的,频率越高音调越高,因此,使用PWM进行调节时,我们通过修改PWM的频率,来调节蜂鸣器的音调。

具体的原理可以参照《嵌入式Linux应用开发完全手册》。以下奉送个小实例供大家参考:

实例:通过调节占空比(用按键实现),来改变电压值的大小,从而控制led灯的亮度。

///////////main.c//////////

#include "common.h"

#include "led.h"

#include "key.h"

/* 增大占空比 */

void add_cb(void *arg)

{

*(int *)arg += 100;

if (*(int *)arg > 1000){

*(int *)arg = 1000;

}

}

/* 减小占空比 */

void dec_cb(void *arg)

{

*(int *)arg -= 100;

if (*(int *)arg < 0)

*(int *)arg = 0;

}

int main(void)

{

int i = 0;

int cmp = 0;

key_t k2, k3;

led_t led5;

/* 初始化按键、LED */

key_init(&k2, 0x11000c20, 0x11000c24, 1); /* gpx1_1 */

key_init(&k3, 0x11000c20, 0x11000c24, 2); /* gpx1_2 */

led_init(&led5, 0x114001E0, 0x114001E4, 5); /* gpf3_5 */

while(1){

key_query(&k2, dec_cb, &cmp); // k2减小cmp比较值,减小占空比

key_query(&k3, add_cb, &cmp); // k3增大cmp值,增大占空比

/* 输出一次PWM信号 */

for (i = 0; i < 1000; i ++){

if(i < cmp)

led_on(&led5);

else

led_off(&led5);

}

}

return 0;

}

///////////led.c///////////

#include "led.h"

#define __REG(x) (*(volatile unsigned int *)(x))

/* LED的方法 */

void led_init(struct led *led, int con, int dat, int pin) //初始化LED对象

{

led->con = con;

led->dat = dat;

led->pin = pin;

/* 把相应pin引脚设置为输出模式 */

__REG(con) = __REG(con) & ~(0xF<<(pin*4)) | (0x1<<(pin*4));

}

//打开LED

void led_on(struct led *led)

{

__REG(led->dat) |= (1

}

void led_off(struct led *led) //关闭LED

{

__REG(led->dat) &= ~(1

}

void led_toggle(struct led *led) //LED状态取反

{

__REG(led->dat) ^= (1

}

//////////key.c////////////

#include "key.h"

#define __REG(x) (*(volatile unsigned int *)(x))

void key_init(key_t *key, unsigned int con, unsigned int dat, unsigned int pin)

{

key->con = con;

key->dat = dat;

key->pin = pin;

/* 把CON寄存器的相应位清零,

* 表示设置相应引脚为输入模式 */

__REG(key->con) &= ~(0xF<<(pin * 4));

}

/* 判断按键是否按下 */

int key_query(key_t *key, void (*callback)(void *), void *arg)

{

if ((__REG(key->dat) & (1<<(key->pin))) == 0){

mdelay(50); /* 消除按键抖动 */

if ((__REG(key->dat) & (1<<(key->pin))) == 0){

callback(arg); /* 执行回调函数 */

while ((__REG(key->dat) & (1<<(key->pin))) == 0);

return 1;

}

}

return 0;

}


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