51单片机产生PWM方法

89C51芯片没有自带PWM发生器，如果要用51来产生PWM波就必须要用软件编程的方法来模拟。方法大概可以分为软件延时和定时器产生两种方法。下面将逐一介绍。

1 软件延时法

利用软件延时函数，控制电平持续的时间，达到模拟pwm的效果。

程序如下：

#include<reg52.h>sbit pwm=P1^0;main(){while(1){ pwm=1;delayus(60);//置高电平后延时60us，占空比60%pwm=0;delayus(40);}}void delayus(uint x){while(x--);}

proteus软件仿真结果如下：

可见，用这种延时函数的方法就能简单地模拟出pwm输出。但是这种方法的缺点也相当明显。当程序除了要输出pwm波还要执行其他操作比如键盘扫描、显示等操作时，需要占用CPU一定的机器周期，这样就会影响pwm的准确度。现在很少会用到这种方法，接下来要介绍的是比较常用的方法。

2 定时器产生pwm

这种方法利用了定时器溢出中断，在中断服务程序改变电平的高低，在程序较复杂、多操作时仍能输出较准确的pwm波形。

2.1 注意事项

2.2.1中断服务程序的内容。

一般来说中断服务程序只完成改变标志位、转换高低电平的功能，如果中断服务程序中有太多的操作会影响pwm波的输出，尤其是除法、取余、浮点数运算会占用大量的机器周期，应在中断外完成运算。2.2.2定时器装入初值的问题。

装入初值不能太接近于定时器的溢出值。如我们使用定时器方式1，最多能计65536个数，假设我们转入的初值为65534，那么定时器计两个数就会进入中断，这样会使程序紊乱而其他功能无法正常地执行，所以一般要留50-100个数的裕量。

2.2 定时器工作方式

在定时器工作方式的选择上，可以选择定时器的工作方式0、1、2都可以，本文采用的是工作方式1，即16位定时器，这样可以获得较宽的调频范围。

2.3 定时器初值的计算

设占空比为α，频率为f

产生高电平时装入定时器高8位的值应为

产生高电平时装入定时器低8位的值应为

显然，产生低电平时的公式只要把α换成（1-α）就行了。

然而在51单片机中，浮点数运算需要消耗cpu很长的时间，为了提高程序效率，通常用100倍的占空比来计算。同时，要注意数据类型，避免超出范围，影响计算结果。关于C51的乘除法问题，可以看以下这篇文章：http://blog.163.com/ssou_1985/blog/static/295320362010311102232210/

修改后的公式如下：a为100倍占空比，fr为0.01倍频率TH0 = (65535-a*100/fr)/256; //高位初值TL0 = (65535-a*100/fr)%256;同样，低电平的公式只需把a换成（100-a）即可。

2.4 例程

本例程采用定时器T0在工作方式1下产生一路PWM，用独立键盘控制频率、占空比的加减，频率可调范围100Hz-10kHz，占空比0-100%（均为理论值，实际值略低）部分代码如下：

注：T0_H , T0_L , T1_H , T1_L 均用于暂时存储初值，进入中断服务程序后直接给寄存器TH0、TL0赋值，避免了在中断中计算。

注：flag为pwm输出标志，flag=1输出高电平，flag=0输出低电平

2.5 软件仿真结果

2.5.1 频率为100Hz

a.占空比约15%

b.占空比95%

2.5.2 频率为10KHz

a.占空比15%

b.占空比90%

51单片机存储器小结

存储器分为程序存储器(ROM)和数据存储器(RAM)，两种又都可以分为片内和片外，片外即需要自己在单片机外部扩展。

8051单片机的片内程序存储器有4K，片内数据存储器有256个字节，其中又分为高128字节位特殊功能寄存器区，真正用户能用的RAM只有低128字节。

8052单片机有8K片内程序存储器，而数据存储器除了低128字节外还有扩展的高128字节，地址上跟特殊功能寄存器一样，但物理上是独立的，寻址方式不一样，扩展的高128字节只能间接寻址。

Keil中变量的存储类型：

存储类型

说明

code

程序空间（无需改变的变量）

data

直接访问的内部数据存储器（速度最快）

idata

间接访问的内部数据存储器（可以访问全部256字节RAM）

bdata

可位寻址的内部数据存储器

xdata

外部数据寄存器（最大64K）

pdata

分页的外部数据寄存器（最大256字节，少用）

【如无使用关键字，系统则按默认处理(根据存储模式)】

Keil中的存储模式：

存储模式

说明

Small

变量默认为data型，最大128字节

Compare

变量默认为pdata型，最大256字节

Large

变量默认为xdata型，最大64K

Keil中设置如下图：

我们平常使用的STC单片机，有很多型号，具体存储器大小都要看型号：

【89/90系列的机器周期需要12个或6个时钟周期】

【12/15系列的机器周期只需要1个时钟周期】

51单片机上的FFT算法

最近用增强型51单片机做了一个简易的点阵音乐频谱显示器，最主要是自己刚学完信号处理课程，想自己写一个FFT算法。现将已经能够在51单片机上运行的FFT算法供需要的伙伴们参考。

在51单片机上运行FFT算法，需要注意一下几点：

由于51单片机的内存RAM很小，只有128字节，52有256字节，而16点的浮点数输入，就需要2*4*16=128字节的内存开销，所以只有256字节的做多只能做16点的FFT运算。而且必须要用idata定义才能将其定义在高128字节。所以要做16点以上的FFT运算，必须选用有内部扩展RAM的51系列单片机，然后用xdata定义，并且要将存储模式设为LARGE模式。

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