(原创)基于MCU的频率可调，占空比可调的PWM实现(MCU,MCS-51/MSP430)

1.Abstract

做这个是受朋友之邀，用在控制电机转动的方面。他刚好在一家好的单位实习，手头工作比较多，无暇分身，所以找我帮忙做个模型。要求很明晰，PWM的频率在0~1KHz范围内，占空比0~99%范围内，二者均可调。抄下指标以后，回到实验室，细细分析以后，决定用MCU来实现一下，毕竟只分析，无实际结果也不是一个好的交代。

2.Content

2.1 理论分析

归根结底来说，是一个时序逻辑，即PWM输出波形是随着时间的推移而变化。用时序图的方式解释更明晰些。

FIG2.1 PWM时序图

basic_time由内部产生，main_cnt记录的是要输出的PWM占空比，sub_cnt用来输出PWM波形。图中是以占空比为80%为例。从上往下，从左往右看，深色部分表示上一次的状态，当设置为占空比为80%时，在basic_time的上升沿下，子计数器开始从0到99计数，当计数个数满设定的占空比时，PWM引脚输出低电平，直至下一次重新计数开始，PWM引脚恢复高电平。

使用CPLD/FPGA或许更容易实现这个逻辑，使用微控制器就需要转一转思维，将这里的basic_time转换成计数器，在MCU的时钟驱动下逐步计数，计满预定的值以后再重新计数。它的功能正如它的名称，单位时钟产生器。

波形产生原理就如上所述了，还有一个要求就是能对PWM的频率和占空比进行控制，好在一般MCU有串行通信接口，可以避免使用外部资源，再适合不过了。将程序写得完整一点，加入数据正确辨识处理等功能。

2.2 程序编码

2.2.1基于传统MCS-51的MCU程序编码

/* --------------------------------------------------------------

File Name:                PWM

File Function:         频率、占空比均可调的程序

File Dependency:    system library -- intrins.h

File Note:            串口进行数据输入，P1.7脚PWM输出

                    频率范围 0 - 999， 占空比 0 - 99

                    晶振11.0592M

 ----------------------------------------------------------------*/

#include<reg52.h> //包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义

#include <intrins.h>

sbit PWM_OUT = P1^7;                     // PWM 引脚输出口

unsigned int t=0;                          // time count

unsigned char rx[20]=0;                 // 接收字符存储

unsigned char n=0;                        // 字符存储 count

unsigned char fre=0;                    // 频率

unsigned char duty=0;                    // 占空比

unsigned int n_fre=0;                    // 换算后，频率对应需计数的个数

unsigned int n_duty=0;                    // 换算后，占空比应需计数的个数

unsigned char rx_end_flag=0;

unsigned char rx_full_flag=0;

/*------------------------------------------------

                   函数声明

------------------------------------------------*/

void SendStr(unsigned char *s);

void MCU_Answer();

void Data_Process();

void Send_LNK();

void LCD_Refresh();

/*------------------------------------------------

Name:            Init_UART

Function:        串口初始化

Input:            None

Output:            None

Note:            通信方式 8-1,baudrate:9600

------------------------------------------------*/

void Init_UART  (void)

{

    SCON  = 0x50;                   // SCON: 模式 1, 8-bit UART, 使能接收

    TMOD |= 0x20;                   // TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit 重装

    TH1   = 0xFD;                 // TH1:  重装值 9600 波特率 晶振 11.0592MHz

    TL1   = 0xFD;

    TR1   = 1;                        // TR1:  timer 1 打开

    EA    = 1;                        //打开总中断

    TI       = 0;

    RI    = 0;

    ES    = 1;

   // ES    = 1;                        //打开串口中断

} 

/*-------------------------------------------------

Name:            Init_Timer0

Function:        定时器0初始化

Input:            None

Output:            None

Note:            11.0592M / 100/ 100

                晶振频率/主计数百分化/从计数百分比

--------------------------------------------------*/

void Init_Timer0(void)

{

    TMOD |= 0x02;                       // Timer 0, Mode 2, 8-bit reload

    TH0 = 0xA3;

    TL0 = 0xA3;

    ET0 = 1;

    TR0 = 1;

}                           

void Short_Delay()              //短暂延时，消除串口工作频率太快反应不过来的问题

{

    unsigned char i=100,j=100;

    while(--i) --j;

}

void SendByte(unsigned char dat)        // 发送一个字符

{

    SBUF = dat;

}

void SendStr(unsigned char *s)            // 发送一个字符串

{

     while(*s != '\0')

     {

         SendByte(*s);

        Short_Delay();

        Short_Delay();

        Short_Delay();

        s ++;

     }

}

char CheckCharLegal()

{

    unsigned char i=0;

    while(i<5)

    {

        if((rx[i]>'9')||(rx[i]<'0')) return -1;

        i++;

    }

    if(n==5) return 1;

    else return -2;

}

/* ------------------------------------------------

 Name:            MCU_Answer

 Function:        MCU应答，下位机上传做数据验证

 Input:            None

 Output:        None

 Note:            有对数据的检验并提示

 -------------------------------------------------*/

void MCU_Answer()               // MCU 应答

{                         // 手动输入频率和占空比以后，单片机做出相应的界面应答

    unsigned char i=0;

    char temp;

    temp=CheckCharLegal();

    n=0;                 

    if(temp==1)

    {

        SendStr("Input Success!");

        SendStr("  Fre: ");

        i=0;                                 // 输出频率

        while(i<3)

        {

            SendByte(rx[i]);

            Short_Delay();

            Short_Delay();

            Short_Delay();

            i++;

        }

        SendStr("Hz");

        SendStr("  Duty: ");                  // 输出占空比

        while(i<5)

        {

            SendByte(rx[i++]);

            Short_Delay();

            Short_Delay();

            Short_Delay();

        }

        SendStr("%");

          SBUF=0x0A;                              // 换行

        Short_Delay();                        // 消除串口工作频率太快

        Short_Delay();

        Short_Delay();

        LCD_Refresh();

    }

    else if(temp == -1)

    {

         SendStr("Ops, including ILLEGAL character, for conforming...");

         Send_LNK();

         SendStr("Input data: ");

         SendStr(rx);

         Send_LNK();

         SendStr("Error occured, input failure!");

        Send_LNK();

    }

    else if(temp == -2)

    {

        SendStr("Ops, input data ILLEGAL, format: FFFDDe or FFFDDE");

        Send_LNK();

        SendStr("Error occured, input failure!");

        Send_LNK();

    }

}

/*-----------------------------------------------------

Name:            Data_Process

Function:        将串口接收的数据转为十进制数并离散化

Input:            None

Output:            None

Note:            None

 -----------------------------------------------------*/

void Data_Process()                          // 数据处理

{

// 字符转 十进制数 例如 "123"->123

 fre  = ((rx[0]-'0')*100 + (rx[1]-'0')*10 + (rx[2]-'0'))/2;

 duty = (rx[3]-'0')*10 + (rx[4]-'0');

    t=0;// reload

// 将频率和占空比转成相应的计数个数

   n_fre = (unsigned int)((10000.0/(float)fre+0.5));

   n_fre = n_fre>>1;

// 将误差简单处理， 四舍五入

  n_duty = (unsigned int)(100.0*((float)duty)/((float)fre)+0.5);

  n_duty = n_duty>>1;

}

/*------------------------------------------------

Name：            UART_SER

Function:        串口中服

Input:            None

Output:            None

Note:            None

------------------------------------------------*/

void UART_SER() interrupt 4               //串行中断服务程序

{

 unsigned char temp; 

     if(RI)                              //判断是接收中断产生

     {

          RI=0;

        temp = SBUF;                     //标志位清零

        if(n<10)

        {

              if((temp=='e')||(temp=='E')) //end input char

            {

            //    n = 0;

                rx_end_flag=1;

            }

            else

            {

                rx[n++]=temp;

            }

        }

        else

        {

            rx_full_flag=1;

        }

     }

   if(TI)                               //如果是发送标志位，清零

     TI=0;

} 

/* ----------------------------------------------

Name:             Timer0_ISR

Function:        定时器0中断服务

Input:            None

Output:            None

Note:            100us/time

 -----------------------------------------------*/

 void Timer0_ISR() interrupt 1           // 100us/time

 {

       if(t >= (n_fre-1)) t=0;

    if(t<(n_duty))  PWM_OUT = 1;

    else          PWM_OUT = 0; 

    t++;

 }

 // 液晶端口定义

 sbit RS = P2^4;   //定义端口

sbit RW = P2^5;

sbit EN = P2^6;

#define RS_CLR RS=0

#define RS_SET RS=1

#define RW_CLR RW=0

#define RW_SET RW=1 

#define EN_CLR EN=0

#define EN_SET EN=1

#define DataPort P0

/*------------------------------------------------

Name:            DelayUs2x

Function:        延时2倍的微秒时长

Input:            t -- 延时2*t us

Output:            None

Note:            None

------------------------------------------------*/

void DelayUs2x(unsigned char t)

{

 while(--t);

}

/*------------------------------------------------

Name:            DelayMs

Function:        毫秒延时

Input:            t -- 延时时长

Output:            None

Note:            程序整合时应该去掉

------------------------------------------------*/

void DelayMs(unsigned char t)

{

 while(t--)

 {

     //大致延时1mS

     DelayUs2x(245);

     DelayUs2x(245);

 }

}

/*------------------------------------------------

Name:            LCD_Write_Com

Function:        液晶写指令时序

Input:            Com -- 指令

Output:            None

Note:            None

------------------------------------------------*/

 void LCD_Write_Com(unsigned char com)

 {

// while(LCD_Check_Busy()); //忙则等待

 RS_CLR;

 RW_CLR;

 EN_SET;

 DataPort= com;

 _nop_();

 EN_CLR;

  Short_Delay();

 Short_Delay();

 Short_Delay();

 }

/*------------------------------------------------

Name:            LCD_Write_Data

Function:        液晶写数据时序

Input:            Dat -- 写入数据

Output:            None

Note:            None

------------------------------------------------*/

 void LCD_Write_Data(unsigned char Data)

 {

// while(LCD_Check_Busy()); //忙则等待

 RS_SET;

 RW_CLR;

 EN_SET;

 DataPort= Data;

 _nop_();

 EN_CLR;

  Short_Delay();

 Short_Delay();

 Short_Delay();

 }

/*------------------------------------------------

Name:        LCD_Clear

Function:    清屏

Input:        None

Output:        None

Note:        None

-----------------------------------------------*/

 void LCD_Clear(void)

{

 LCD_Write_Com(0x01);

 DelayMs(5);

}

/*------------------------------------------------

Name:            LCD_Write_String

Function:        向液晶写入字符串

Input:            x -- 液晶行

                y -- 液晶列

                s -- 字符串首地址

Note:            None

------------------------------------------------*/

 void LCD_Write_String(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s)

 {

 if (y == 0)

     {

     LCD_Write_Com(0x80 + x);     //表示第一行

     }

 else

     {

     LCD_Write_Com(0xC0 + x);      //表示第二行

     }

 while (*s)

     {

 LCD_Write_Data( *s);

 s ++; 

     }

 }

/*------------------------------------------------

Name:            LCD_Write_Char

Function:        向液晶写入一个字符

Input:            x -- 液晶行数

                y -- 液晶列数

                Data -- 写入的字符

Output:            None

Note:            None

------------------------------------------------*/

 void LCD_Write_Char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data)

 {

 if (y == 0)

     {

     LCD_Write_Com(0x80 + x);

     }

 else

     {

     LCD_Write_Com(0xC0 + x);

     }

 LCD_Write_Data( Data); 

 }

/*------------------------------------------------

Name:            LCD_Init

Function:        液晶初始化

Input:            None

Output:            None

Note:            None

------------------------------------------------*/

 void LCD_Init(void)

 {

   LCD_Write_Com(0x38);    /*显示模式设置*/

   DelayMs(5);

   LCD_Write_Com(0x38);

   DelayMs(5);

   LCD_Write_Com(0x38);

   DelayMs(5);

   LCD_Write_Com(0x38);

   DelayMs(5);

   LCD_Write_Com(0x08);    /*显示关闭*/

   DelayMs(5);

   LCD_Write_Com(0x01);    /*显示清屏*/

   DelayMs(5);

   LCD_Write_Com(0x06);    /*显示光标移动设置*/

   DelayMs(5);

   LCD_Write_Com(0x0C);    /*显示开及光标设置*/

   DelayMs(5);

 }

 /* -----------------------------------------------

 Name:            LCD_Refresh

 Function:        液晶刷新

 Input:            None

 Output:        None

 Note:            None

  -----------------------------------------------*/

void LCD_Refresh()

{

    unsigned char i=0;

    LCD_Clear();

    LCD_Write_String(2,0,"fre: ");

    while(i<3)

    {

        LCD_Write_Char(8+i,0,rx[i++]);

        Short_Delay();

        Short_Delay();

        Short_Delay();

    }

    LCD_Write_String(13,0,"Hz");

    LCD_Write_String(2,1,"duty: ");

    while(i<5)

    {

        LCD_Write_Char(5+i,1,rx[i++]);

        Short_Delay();

        Short_Delay();

        Short_Delay();

    }

    LCD_Write_String(13,1,"%");

} 

/* ----------------------------------------------

Name:            Send_LNK

Function:        向终端输出换行符

Input:            None

Output:            None

Note:            None

 -----------------------------------------------*/

void Send_LNK()

{

    SBUF=0x0A;

    Short_Delay();

    Short_Delay();

    Short_Delay();

}

/* --------------------------------------------

Name:            ShowWelcomeScreen

Function:        显示主界面，辅助使用

Input:            None

Output:            None

Note:            None

 ---------------------------------------------*/

void ShowWelcomeScreen()

{

  SendStr("           WELCOME ...   ");

  Send_LNK();

  SendStr("Format: HHHDDe or HHHHDDE");

  Send_LNK();

  SendStr("Example: 10050e means 100HZ, Duty 50%");

  Send_LNK();

  SendStr("Note: f ranges from 1Hz to 100Hz, Duty Ranges from 1 to 99");

  Send_LNK();

  SendStr("Insert control data to start!");

  Send_LNK();

  Send_LNK();

  Send_LNK();

  Send_LNK();

}

/* -----------------------------------------------

Name:            SendFullWarning

Function:        发出已满警告

Input:            None

Output:            None

Note:            None

 ------------------------------------------------*/

void SendFullWarning()

{

    Send_LNK();

    Send_LNK();

    SendStr("Error occured: Input data overflowed!");

    Send_LNK();

    SendStr("Please Re-Insert control data...");

    Send_LNK();

    n=0;

}

/*------------------------------------------------

Name:            Main

Function:        主函数,程序入口

Input:            None

Output:            None

Note:            None

------------------------------------------------*/

void main ()

{

    Init_UART();

    Init_Timer0();

    LCD_Init();

    LCD_Clear();

    P1 =0x7f;

    LCD_Write_String(4,0,"Welcome");

    LCD_Write_String(0,1,"Status: Stopped!");

    ShowWelcomeScreen();

    while (1)

    {

        if(rx_end_flag == 1)

        {

            ET0=0;

            PWM_OUT = 0;                  // 关闭PWM输出

            MCU_Answer();

            Data_Process();

            rx_end_flag=0;

            ET0=1;

        }

        if(rx_full_flag == 1)

        {

            PWM_OUT = 0;

            SendFullWarning();

            rx_full_flag=0;

        }

    }

}

这段代码有我写的一部分，也参照了别人的一部分，尤其是液晶那一块儿，液晶的程序已经写了很多回了，但随着计算机的格式化，数据都没有好好保存起来，久而久之文件就都丢失了，索性就直接用别人的代码了。

总体来说，这段代码是非常的冗余的，很不规范，要是实际去用，就得分文件写好了，然后去掉那些大量占用CPU的函数。这段代码是在我深入学习编码规则所写的，更侧重于功能的实现吧。

FIG2.2 MCS-51验证平台

2.2.2基于新型MSP430的MCU程序编码

刚好手上有一套比较新的MSP430套件——MSP430 LantchPad，核心芯片是MSP430G2553，用新的器件可以将频率做得更高，误差更小。

/*-----------------------------------------

File Name:      main.c

File Function:  实现PWM频率可调，占空比可调测试

File Dependency: system library -- intrinsics.h

File Note:       通过串口设置占空比和频率，P1.0设

                 置为信号输出。输入格式

#################################################

    HHHHDDe 或者 HHHHDDE

格式说明： HHHH表示输入频率，四位。范围0000-1000；

         如1000表示频率1KHz。

           DD 表示占空比，两位。范围00-99；如50表

         示占空比为50%

           E/e 表示输入结束标志符END/end。

#################################################

                 输入格式具有位数校验和字符校验，可

             避免因输入不当对波形产生影响。

                 程序仅作测试使用，资源已分配完毕，如

             需供其他模块使用，则必要做整合处理。

---------------------------------------------*/

#include "msp430g2553.h"

#include "intrinsics.h"

// 宏定义

#define PWM_OUT_HIGH P1OUT |= BIT0

#define PWM_OUT_LOW  P1OUT &=~BIT0

#define nop  __no_operation()

// 参量定义

unsigned  int fre=0;          // 频率

unsigned char duty=0;         // 占空比

unsigned long int n=0;        // 计数器

unsigned long int n_fre=0;    // 数字化频率

unsigned long int n_duty=0;   // 数字化占空比

unsigned char rx[10];         // 接收字符最大宽度

unsigned long int t=0;        // 时间计数器

// 函数声明，可单独列文件

/* 发送字符串函数*/

void Send_String(unsigned char *s);

/* 发送一个字节 */

void Send_Byte(unsigned char dat);

/* 必要短暂延时 */

void Short_Delay();

/* 发送换行符 */

void Send_LNK();

/* ----------------------------

Name:     UART_IO_Set

Function: 串口引脚配置

Input:    None

Output:   None

Note:     TXD  设置输出

          RXD  设置输入

 -----------------------------*/

void UART_IO_Set()

{

   P1SEL   |= BIT1 + BIT2;

   P1SEL2  |= BIT1 + BIT2;

   P1DIR   |= BIT2;  // OUTPUT

   P1DIR   &= ~BIT1; // INPUT

}

/* ----------------------------

Name:     UART_Init

Function: 串口初始化

Input:    None

Output:   None

Note:     8-1-1 baudrate 9600

 -----------------------------*/

void UART_Init()

{

   UART_IO_Set();

   UCA0CTL0 = 0x00;  // 8-1

   UCA0CTL1 |= UCSSEL1+UCSSEL0+UCSWRST;

//----------------1M-------------------

//   UCA0BR1   = 0x00;

//   UCA0BR0   = 0x6D;

//   UCA0MCTL |= UCBRS1; // Baudrate 9600

//--------------16M--------------------

   UCA0BR1 = 0x06;

   UCA0BR0 = 0x82;

   UCA0MCTL |= UCBRS2+UCBRS1;

   UCA0CTL1 &= ~UCSWRST;

   IE2      |= UCA0TXIE + UCA0RXIE;

   IFG2     &= ~(UCA0TXIFG+UCA0RXIFG);

   __enable_interrupt();

}

/* ------------------------------------

Name:     UCA0_TX_ISR

Function: 串口中断接收函数

Input:    None

Output:   None

Note:     None

 -------------------------------------*/

#pragma vector=USCIAB0TX_VECTOR

__interrupt void UCA0_TX_ISR(void)

{

     IFG2  &= ~UCA0TXIFG;

}

/* ------------------------------------

Name:     MCU_Answer

Function: MCU应答，将所收到的数据返回至终端，

         供确认

Input:    None

Output:   None

Note:     None

 -------------------------------------*/

void MCU_Answer()

{

  unsigned char i=0;

  Send_String("Input Sucess!  Fre: ");

  while(i<4)

  {

    Send_Byte(rx[i++]);

  }

  Send_String(" Hz  Duty: ");

  while(i<6)

  {

    Send_Byte(rx[i++]);

  }

  Send_String("%");

  Send_LNK();

}

/* ------------------------------------

Name:     Data_Process

Function: 将接收到的数据转换为十进制数据，

        并将所得的十进制数据离散化--转成

        计数的个数

Input:    None

Output:   None

Note:     数据处理阶段是比较敏感时期，关

        闭中断打扰

 -------------------------------------*/

void Data_Process()

{

    PWM_OUT_LOW;

    __disable_interrupt();

    t=0;

    fre = (rx[0]-'0')*1000+(rx[1]-'0')*100+(rx[2]-'0')*10+(rx[3]-'0');

    duty= (rx[4]-'0')*10+(rx[5]-'0');

 /*

    n_fre = 200000/fre;

    n_duty = 2000/fre*duty;

 */

    n_fre = (unsigned long)(200000.0/(double)fre+0.5);

    n_duty = (unsigned long)(2000.0/((double)fre)*((double)duty)+0.5);

    //n_duty = n_fre*duty/100;

    __enable_interrupt();

}

/* --------------------------------------

Name:     UCA0_RX_ISR

Function: 接收数据，存入到接收寄存器，并做

        结束符检验

Input:    None

Output:   None

Note:     能做数据已满的错误警示

 ----------------------------------------*/

#pragma vector=USCIAB0RX_VECTOR

__interrupt void UCA0_RX_ISR(void)

{

   unsigned char temp;

   temp = UCA0RXBUF;

    // __disable_interrupt(); // disable all interrupt

     IFG2  &= ~UCA0RXIFG;

     if(n<10)

     {

       if((temp=='e')||(temp=='E'))

       {

          n=0;

          MCU_Answer();

          Data_Process();

       }

       else

       {

          rx[n++]=temp;

       }

     }

     else

     {

        n=0;

        Send_String("Error: Input Full!");

        Send_LNK();

     }

    // __enable_interrupt();

}

/* ---------------------------------------

Name:     Short_Delay

Function: 做短时间的延时缓冲

Input:    None

Output:   None

Note:     整合程序以后需将这部分精细化，尽量

        不要出现在大程序中。

 -----------------------------------------*/

void Short_Delay()

{

  unsigned char i,j;

  i=200;j=200;

  while(i--)j--;

}

/* ----------------------------------------

Name:     Send_Byte

Function: 发送一个字节至终端

Input:    dat -- 要发送的字符

Output:   None

Note:     None

 -----------------------------------------*/

void Send_Byte(unsigned char dat)

{

  unsigned char i;

  UCA0TXBUF=dat;

    i=15;

    while(i--)

      Short_Delay();

}

/* ----------------------------------------

Name:     Send_LNK

Function: 发送一个换行符至终端

Input:    None

Output:   None

Note:     None

 ------------------------------------------*/

void Send_LNK()

{

  unsigned char i=15;

  UCA0TXBUF=0x0a;

  while(i--)

    Short_Delay();

}

/* ------------------------------------------

Name:     Send_String

Function: 向终端输出字符串

Input:    str -- 字符串指针

Output:   None

Note:     None

 ------------------------------------------*/

void Send_String(unsigned char *str)

{

  while(*str != '\0')

  {

    Send_Byte(*str);

      str++;

  }

}

/* --------------------------------------

Name:     Clock_Init

Function: 系统时钟配置

Input:    None

Output:   None

Note:     根据数据手册做相应配置，设置为内部

       最大时钟16MHz, 并将时钟做输出以便检测；

       时钟检测引脚：P1.4

-------------------------------------------*/

void Clock_Init()

{

  DCOCTL = 0xa0;

  BCSCTL1 = 0x8f;

  BCSCTL2 = 0x00;

  BCSCTL3 = 0x04;

  P1DIR |= BIT4;

  P1SEL |= BIT4;

}

/* ----------------------------------------

Name:     PWM_IO_Set

Function: 设置PWM输出引脚

Input:    None

Output:   None

Note:     PWM输出引脚为P1.0

 -----------------------------------------*/

void PWM_IO_Set()

{

  P1OUT &= ~BIT0; //P1.0 Set as PWM OUT PIN

  P1DIR |= BIT0;

}

/* ---------------------------------------

Name:     ShowWelcomScreen

Function: 显示主界面

Input:    None

Output:   None

Note:     系统复位后，在终端显示一部分字符，

        提示如何使用

 ----------------------------------------*/

void ShowWelcomeScreen()

{

  Send_String("           WELCOME ...   ");

  Send_LNK();

  Send_String("Format: HHHHDDe or HHHHDDE");

  Send_LNK();

  Send_String("Example: 100050e means 1000HZ, Duty 50%");

  Send_LNK();

  Send_String("Note: f ranges from 1Hz to 2000Hz, Duty Ranges from 1 to 99");

  Send_LNK();

  Send_String("Insert control data to start!");

  Send_LNK();

  Send_LNK();

  Send_LNK();

  Send_LNK();

}

/* ------------------------------------------------

Name:      TimerA0_Init

Function:  脉冲单位宽度，最小的计数时间

Input:     None

Output:    None

Note:      Nmin = 16M / 1000 /   100 /  2 = 80

       单位计数 = 时钟/最大频率/百分化/脉冲折半

---------------------------------------------------*/

void TimerA0_Init()

{

  CCTL0 = CCIE;                             // CCR0 interrupt enabled

  CCR0 = 78;  // should be 80, for compensate

  TACTL = TASSEL_2 + MC_1;                  // SMCLK, upmode

  __enable_interrupt();

}

/* -----------------------------------------------

Name:     TimerA0_ISR

Function: 定时器0中断服务程序

Input:    None

Output:   None

Note:     控制PWM输出，若小于占空比，则输出高，反之，

          则输出低

 ------------------------------------------------*/

#pragma vector=TIMER0_A0_VECTOR

__interrupt void TimerA0_ISR(void)

{

 if(t>=n_fre)  t=0;

  if(t<n_duty) PWM_OUT_HIGH;

  else         PWM_OUT_LOW;

  t++;

}

/* -----------------------------------------------

Name:     main

Function: 程序主入口

Input:    None

Output:   None

Note:     系统初始化，总调度入口

-------------------------------------------------*/

void main( void )

{

  // Stop watchdog timer to prevent time out reset

  WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;

  Clock_Init();

  UART_Init();

  TimerA0_Init();

  PWM_IO_Set();

  PWM_OUT_HIGH;

  PWM_OUT_LOW;

  ShowWelcomeScreen();

  while(1)

  {

    // add other events here

  }

}

相对编码MCS-51来说，去掉了液晶显示的功能，而且代码也写的比较合理，整体看起来也美观多了（都是自己编码的）。

FIG2.3 LantchPad 验证平台

2.3 验证

用两种单片机写了程序，就要用各自的平台来做测试了。测试仪器需要一台示波器或者逻辑分析仪就可以了。因为对示波器使用得比较习惯，而且借来手续不需要很多，故采用示波器进行数据采集，型号为Tektronix MSO2024 混合信号数字示波器，它是四踪的，但实际只需要用到其中一踪。

2.3.1对MCS-51的程序验证

为了和上位机通讯，晶振采用的是11.5092M，MCU型号为STC89RC54D+。用串口调试助手与MCU进行通信，按照通信格式要求，捕捉一个频率为100Hz，占空比为50%的信号和一个频率为50Hz,占空比为80%的信号。误差在后边一起进行讨论（随机设置，可任意设定）。

FIG 2.4 上位机发送数据

FIG2.5 频率为100Hz，占空比为50%的信号捕捉

FIG2.6 频率为50Hz,占空比为80%的信号捕捉

2.3.2 对MSP430的程序验证

实现平台是以MSP430G2553为核心芯片的LantchPad开发套件，MSP430G2553可以内部产生可调的时钟，故可以省去外部的晶振，在程序中，设置它的工作频率为16MHz。捕捉一个频率为500Hz，占空比为50%的信号和一个频率为1000Hz,占空比为99%的信号（随机设置，可任意设定）。

FIG2.7 频率为500Hz，占空比为50%的信号捕捉

FIG2.8 频率为1000Hz,占空比为99%的信号捕捉

2.3.3 误差对比及分析

FIG2.9 误差对比

由上表可以看出，实际做出来的MCS-51的频率误差远小于MSP430，而占空比误差比MSP430大的多。MCS-51随着设置频率的减小频率误差和相位误差均出现明显变化；而MSP430的频率误差和相位误差比较稳定。

因为整个程序是由C语言编写，故与编译器的性能有很大的关系，代码中也用到了部分的延时函数，即使采用定时器的方式来获得精准的时间片，仍会由于晶振源和部分的冗余代码而产生时间偏差。根据在同一段代码执行的条件下，设定不同的频率和占空比，比较它们的误差变化幅度，可以衡量器件的质量。即通过判断误差的稳定性来评价器件的性能。

若需获得更佳的PWM控制信号，可以采取使用汇编的方式进行编码，也可以采用新型高速的MCU来实现，达到减小误差的目的。

3.Conclusion

通过对设计要求的分析，编写了基于两种不同的MCU的代码并进行测试，在可接受误差的范围内实现了频率和占空比可调的PWM输出程序。尽管原理比较简单，将数据测试好并进行细致的分析，做好相关的笔记，算是能对朋友有一个好的交代了。

4.Referece

[1] 单片机技术何立民

[2] www.stc.com

[3] www.ti.com

5.Platform

1).TimeGen V3.1

2). Keil V3.51

3). IAR Embedded Workbench for MSP430 IDE V5.40.3

4). LY51S

5). TI MSP430 LantchPad

6.Attachment

MCS-51的工程附录 http://i.cnblogs.com/Files.aspx

MSP-430的工程附录 http://i.cnblogs.com/Files.aspx

(原创)基于MCU的频率可调，占空比可调的PWM实现(MCU,MCS-51/MSP430)的更多相关文章

PCL—低层次视觉—点云滤波（基于点云频率）
1.点云的频率今天在阅读分割有关的文献时,惊喜的发现,点云和图像一样,有可能也存在频率的概念.但这个概念并未在文献中出现也未被使用,谨在本博文中滥用一下“高频”一词.点云表达的是三维空间中的一种信息 ...
cc2530 timer 3 PWM <可调占空比>
前提: 开始用的是 cc2530 timer 1来做PWM的,已经可调占空比了,但是由于硬件的改动,需要用timer 3 和 timer 4 代替.由于调试过程中出了些小问题,于是自己把这个贴出来.关 ...
PCL—点云滤波（基于点云频率）低层次点云处理
博客转载自:http://www.cnblogs.com/ironstark/p/5010771.html 1.点云的频率今天在阅读分割有关的文献时,惊喜的发现,点云和图像一样,有可能也存在频率的概 ...
iOS-Core-Animation-Advanced-Techniques/12-性能调优/性能调优.md
性能调优代码应该运行的尽量快,而不是更快 - 理查德在第一和第二部分,我们了解了Core Animation提供的关于绘制和动画的一些特性.Core Animation功能和性能都非常强大,但如果 ...
sql让时间调前，调后的语句
时间调前,调后 select billid,DATEADD(mm,2,billdate) from bi_Bill 注:用dateadd(/时间年/月/日,调前或后多少,字段) mm为月份,2为调前两 ...
(原创)基于FPGA的调光流水灯(Verilog，CPLD/FPGA)
1.Abstract 前几天做了一个呼吸灯,觉得确实挺有意思的:可惜的是只有一个灯管亮,板子上有四个灯,要是能让这些灯有序地亮起来,那应该更有趣味了!跟传统的一样,逻辑上做成一个流水灯的样式, ...
51单片机产生1Hz-5kHz可调占空比方波
学校的课程设计,总结一下. 注意 1.高低电平的改变不适合在主函数的while循环中,因为要有数码管动态显示的延时和其它逻辑处理,时间太长会不能及时改变高低电平值. 2.中断的执行时间一定是不能超过定 ...
[原创]基于VueJs的前后端分离框架搭建之完全攻略
首先请原谅本文标题取的有点大,但并非为了哗众取宠.本文取这个标题主要有3个原因,这也是写作本文的初衷: (1)目前国内几乎搜索不到全面讲解如何搭建前后端分离框架的文章,讲前后端分离框架思想的就更少了, ...
STM32 一个定时器产生4路独立调频率，占中比可调，脉冲个数可以统计。
实现这个功能,基本原理是利用STM32 的输出比较功能. 1.其它设置就是普通定时器的设置这里开启,四个输出比较中断,和一个更新中断, 更新中断这里不需要开也可以达到目的,我这里开启是做其它的用处的. ...

随机推荐

DataSet读取XML
string file = File.ReadAllText("c://123.xml", Encoding.Default); using (DataSet ds = new D ...
java使用xsd校验xml样例
知识点:XSD文件是指XML结构定义 ( XML Schemas Definition )文件,是DTD的替代品.可以用一个指定的XML Schema来验证某个XML文档,以检查该XML文档是否符合其 ...
JSP、HTML标签
<%@ ...%> 表示是指令,主要用来提供整个JSP 网页相关的信息,并且用来设定JSP网页的相关属性,例如:网页的编码方式.语法.信息等.起始符号为: <%@ 终止符号为: %& ...
【转】提高VR渲染速度的关键
提高VR渲染速度的关键,这个教程比以往的教程都要重要很多,如果你是刚刚步入学习和上升阶段那么这将是你必须要看的东西,他会让你迅速提升技能达到比你死看书本好很多的效果,不多说上教程 VR的基本渲染方 ...
IO同步、异步与阻塞、非阻塞
一.同步与异步同步/异步, 它们是消息的通知机制 1. 概念解释A. 同步所谓同步,就是在发出一个功能调用时,在没有得到结果之前,该调用就不返回. 按照这个定义,其实绝大多数函数都是同步调用(例如si ...
mongodb 的安装和使用
官方网址 http://www.mongodb.org 1.下载mongodb-win32-i386-latest.zip 解压 mongodb 3.1.5 需要 win7 下下载安装内存补丁 ht ...
学习笔记—Fragement +Actionbar
这里实现的是tabhost类型的菜单选项,还有下拉菜单选项的 http://www.cnblogs.com/hanyuan/archive/2012/04/11/android_actionbar_a ...
C#算法之向一个集合中插入随机不重复的100个数
一道非常经典的C#笔试题: 需求:请使用C#将一个长度为100的int数组,插入1-100的随机数,不能重复,要求遍历次数最少. 1.最简单的办法 var rd = new Random(); Lis ...
命令行启动win7系统操作部分功能
control.exe /name microsoft.folderoptions 启动资源管理器的文件夹属性选项卡 control.exe /name Microsoft.AddHardware ...
vc++ 如何添加右键弹出菜单
一.创建新工程二.编辑菜单资源 1.添加菜单按"Ctrl+R",双击"Menu"图标 2.于菜单编辑器内编辑菜单四.添加代码(红色部分) void CCM ...

(原创)基于MCU的频率可调，占空比可调的PWM实现(MCU,MCS-51/MSP430)

(原创)基于MCU的频率可调，占空比可调的PWM实现(MCU,MCS-51/MSP430)的更多相关文章

随机推荐

热门专题