PIC单片机之PWM原理

1，什么是PWM

什么是PWM，专业点说脉宽调制，通俗点说 就是不断的输出高低电平。 比如 单片机 40ms的时间 输出高电平然后60ms的时间 输出低电平接着一直不断周期性的交替输出高低电平 这就是典型的PWM波。高电平输出的时间40ms就是传说中的脉宽，40ms+60ms=100ms 便是PWM的周期。假定我们把周期定为100ms.我们可以根据我们的需要 把高电平的时间加大或者减小，比如 高电平输出时间加大为80ms.那么低电平的时间就变为20ms. 也可以 高电平输出时间减小为20ms.那么低电平的时间就变为80ms.这即是脉宽调制 调的便是这高电平的时间。 而高电平(脉宽)在周期中，所占用的时间比例 就被称为占空比。用数学公式表示 高电平的时间/周期的时间=占空比。

2，PWM的实现方式

我们如何让单片机输出PWM波。有两种方式 一种是直接用I/O输出，另一种方式利用模块。

2.1利用I/O口输出PWM

如果你的单片机没有带有PWM输出功能模块，那么你可以自己写个程序输出PWM波。因为PWM不就是高低电平。一个I/O在加上一个定时器，对于任何单片机来说都是很容易做到的。

2.2利用模块输出PWM

对于PIC单片机而言就带有输出PWM的功能模块。利用模块输出PWM其实比利用I/O输出PWM更加简单便捷精确。

3，PWM的作用

PWM能用来做什么PWM比较典型的应用就是对LED调光和电机调速。那PWM是如何进行调光和调速的呢，其实也很好理解。以给LED调光为例。给LED一直通电LED是最亮的。不给LED断电LED是不亮的。那要是在极短的时间内给LED不断的通电断电。那给人眼的感觉就是LED虽然是亮的，但亮度较低。

如果单片机高平输出时LED是亮的。那么在PWM波中高电平输出的时间越长LED就越亮，反之则越暗。

单片机之定时器模拟PWM

PWM-脉冲宽度调制，在实际应用中非常广泛，如灯光效果调制、开关电源、电机控制等。一般单片机都会带有PWM模块，单片机自带的PWM模块的优点是控制精度高，使用方便，只需要配置相关寄存器就可以，缺点是IO口固定，能同时输出PWM的路数少。当实际应用时的PWM的精度和频率要求不高，但要同时输出3路以上PWM时，就可以用单片机的定时器来模拟PWM了。本次主要介绍定时器模拟PWM来控制4色（红绿蓝白）LED的灯光效果。

PWM的调制最关键的是控制占空比与周期，本次介绍的PWM的周期固定，在什么时候改变占空比这个很关键。定时器中断时间为50us，PWM周期是50us*200 = 10ms。对于灯光的控制，频率大于50Hz即可，如果想要手机拍摄时没有明显的闪烁，频率最好在100Hz以上，下面来看程序：

void timer0_isr(void) interrupt ISRTimer0 //50us，中断函数

{

TH0 = 249;

TL0 = 254;

//red_led = ~red_led;

timer0_50us_flag = 1;

test_water_50us_flag = 1;

red_led_pwm();

green_led_pwm();

blue_led_pwm();

white_led_pwm();

//control_mist_pwm();

}

void red_led_pwm(void)//红色LED PWM输出函数，在定时器0中调用

{

red_led_count++;//计数用

if(red_led_count > red_led_duty)计数值与占空比比较大小

{

red_led = 0;//如果计数值比占空比数值大，就输出低电平，否则就输出高电平

}

else

{

red_led = 1;

}

if(red_led_count >= red_led_duty_cycle)//判断计数值是否到达周期值

{

red_led_count = 0;//计数值清零

if(goto_step3_flag)

red_led_cycle_times++;//PWM满一个周期后记录当前PWM输出了几个

}

}

其他三种颜色灯的PWM输出函数与红色LED的PWM输出函数一样，在此不做详述。PWM的输出函数非常简单，但是要控制这几种LED显示不同的效果，改变占空比就非常重要了。以下是红色LED占空比控制的程序，在主循环中调用

void red_led_duty_process()

{

if(red_led_cycle_times < 2)

return;

red_led_cycle_times = 0;

if(red_duty_zero_flag)

return;

if(red_begin_decr_flag)

{

red_led_duty--;

if(red_led_duty == 0)

{

red_duty_zero_flag = 1;

red_arrive_half_duty_flag = 0;

blue_duty_zero_flag = 0;

}

return;

}

if(red_duty_full_flag)

return;

if(red_duty_half_flag)

{

red_duty_half_count++;

if(red_duty_half_count < 100)

return;

red_duty_half_count = 0;

red_duty_half_flag = 0;

red_arrive_half_duty_flag = 1;

}

red_led_duty++;

if(red_arrive_half_duty_flag == 0)

{

if(red_led_duty >= 100)

{

red_duty_half_flag = 1;

}

}

if(red_led_duty >= 200)

{

red_duty_full_flag = 1;

green_duty_zero_flag = 0;

blue_duty_full_flag = 0;

}

}

由于在控制占空比的过程中，需要控制每个灯的占空比的变化，在不同的阶段，占空比的变化不一样。这个产品本来只是一个产品的一个功能，看着效果不错就单独拿出来做一个产品，还有汇编版本的。篇幅有限，需要完整的程序代码可以留下邮箱。欢迎大家提问。

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