PWM參數(shù)測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)與制作

PWM參數(shù)測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)與制作PWM（PulseWidthModulation，脈寬調(diào)制）是利用微處理器的數(shù)字量輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，在測(cè)量、通信、功率控制與變換等諸多領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。筆者最近在一個(gè)項(xiàng)目中需要精確測(cè)量PWM信號(hào)的周期、頻率、脈寬、占空比等參數(shù)，但由于普通數(shù)字頻率計(jì)只有頻率測(cè)量功能，無(wú)法滿足需要；如果使用示波器進(jìn)行測(cè)量，不僅操作麻煩而且測(cè)量結(jié)果不夠直觀。俗話說(shuō)：“自己動(dòng)手，豐衣足食。”于是筆者用PIC16F877A1.測(cè)量原理 PWM參數(shù)測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)思路和數(shù)字頻率計(jì)類似，但除了周期和頻率以外，PWM信號(hào)還有脈寬、占空比等參數(shù)，所以在數(shù)據(jù)處理和結(jié)果顯示方面要比數(shù)字頻率計(jì)復(fù)雜一些。本設(shè)計(jì)的硬件電路很簡(jiǎn)單，如圖1所示。外部的頻率信號(hào)從PIC16F877A圖1.多功能數(shù)字頻率計(jì)原理圖PIC16F877APWM信號(hào)各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)量以周期測(cè)頻法為基礎(chǔ)，原理如圖2所示。把PIC16F877A//CCP1模塊初始化程序如下：voidccp1_init(){ T1CON=0x00;//關(guān)閉TMR1振蕩器 TMR1H=0;//清除TMR1計(jì)數(shù)值 TMR1L=0; CCPR1L=0;//清除CCPR1L寄存器 CCPR1H=0;//清除CCPR1H寄存器 CCP1CON=0x05;//設(shè)置CCP1捕捉1個(gè)脈沖的上升沿 CCP1IE=1;//CCP1中斷允許 CCP1IF=0;//中斷標(biāo)志清零 PEIE=1;//外圍中斷允許 TRISC|=0x04;//設(shè)置RC2_CCP1為輸入}//中斷處理程序如下：voidinterruptISR(){ if(CCP1IE&&CCP1IF)//判斷是否為CCP1中斷 { CCP1IF=0;//CCP1中斷標(biāo)志清零 ccp1u.ccp1[0]=CCPR1L;//保存16bit計(jì)數(shù)值 ccp1u.ccp1[1]=CCPR1H; cp1data[n]=ccp1u.x;//存入數(shù)組 CCP1CON=CCP1CON^0x01;//捕捉相反跳變沿 n++; count_int--;//中斷次數(shù)減一 }}注：完整源程序見(jiàn)本刊網(wǎng)站。通過(guò)捕捉到的這三個(gè)測(cè)量值，就可以計(jì)算出PWM信號(hào)的周期、頻率、脈寬、占空比等參數(shù)。當(dāng)PIC16F877A信號(hào)周期：T=(T3-T1)uS信號(hào)頻率：F=1000000/T脈沖寬度：P=(T2-T1)uS占空比：R=P/T*100%在實(shí)際使用中，為了提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，可以重復(fù)測(cè)量多個(gè)周期的PWM信號(hào)參數(shù)，然后求出平均值作為最終的測(cè)量結(jié)果。需要特別注意的是，兩次CCP中斷發(fā)生的時(shí)間間隔必須大于一次中斷服務(wù)的執(zhí)行時(shí)間；否則，如果在中斷服務(wù)程序執(zhí)行過(guò)程中又發(fā)生CCP中斷，那么測(cè)量結(jié)果就不正確。在實(shí)際應(yīng)用中如果發(fā)現(xiàn)有上述狀況的發(fā)生，則可以通過(guò)改變CCP1CON寄存器的設(shè)置值，使CCP1模塊每4個(gè)脈沖上升沿或每16個(gè)脈沖上升沿捕捉一次，這樣兩次中斷發(fā)生的時(shí)間間隔就會(huì)增大，如果還不能達(dá)到要求，則可以通過(guò)使用分頻器對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行分頻處理后，再由CCP1引腳輸入，這樣就可以測(cè)量更高頻率的PWM信號(hào)了。2.實(shí)測(cè)效果 該P(yáng)WM參數(shù)測(cè)量?jī)x的測(cè)量范圍如下：輸入信號(hào)電壓：直流3.7V～5V；輸入信號(hào)電流：<=20mA；信號(hào)頻率范圍：10Hz～50KHz；PIC16F877A單片機(jī)捕捉并計(jì)算出PWM信號(hào)的各項(xiàng)參數(shù)后，將在LCD1602字符液晶屏上依次顯示周期T、頻率F、脈寬P和占空比R。為了檢測(cè)該測(cè)量?jī)x的測(cè)量效果，用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一組頻率為1KHz，占空比為50%的PWM信號(hào)，將該信號(hào)接到PIC16F綜上所述，該P(yáng)WM參數(shù)測(cè)量?jī)x具有使用簡(jiǎn)單、測(cè)量速度快、分辨率高、顯示信息量大的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際使用中取得了很好的效果。除了上面介紹的用來(lái)測(cè)量PWM信號(hào)的各項(xiàng)參數(shù)以外，還可以作為一個(gè)低頻數(shù)字頻率計(jì)來(lái)使用，用來(lái)測(cè)量低頻晶振的