【正文】 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。 3 PWM 基本概述 PWM 簡(jiǎn)介 脈沖寬度調(diào)制 （ PWM） ，是英文 “ Pulse Width Modulation” 的縮寫，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中 。 脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來(lái)調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導(dǎo)通時(shí)間的改變， 這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定，是利用 微處理器 的數(shù)字信號(hào)對(duì) 模擬電路 進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。 PWM 控制技術(shù) 以其控制簡(jiǎn)單 、 靈活和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)而成為 電力電子技術(shù) 最廣泛應(yīng)用的控制方式，也是人們研究的熱點(diǎn)。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種 PWM 技術(shù)，其中包括：相電壓控制 PWM、脈寬 PWM 法、隨機(jī) PWM、 SPWM 法、線電壓控制 PWM 等 。 PWM 控制 LED 亮度原理 對(duì)于控制 LED 燈由亮到暗或由暗到亮，采用的是脈寬 PWM 法。它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作 PWM 波形，通過(guò)改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化?？梢酝?過(guò)調(diào)整 PWM的周期、 PWM 的占空比而達(dá)到控制電流的目的。 圖 31 是單片機(jī)通過(guò) PWM 調(diào)節(jié)燈光亮暗基本原理電路圖： 圖 31 單片機(jī)通過(guò) PWM 調(diào)節(jié)燈光亮暗基本原理電路圖 這次設(shè)計(jì)利用 51 單片機(jī)產(chǎn)生占空比可變的矩形波，當(dāng)產(chǎn)生此矩形波的 I/O 通過(guò)濾 波電路再與 LED 燈相連接后，由于輸出矩形波占空比不斷變化，那么一個(gè)周期內(nèi)有一部分時(shí)間 LED 導(dǎo)通，一部分時(shí)間截止，從整體來(lái)看有一個(gè)平均電壓，因?yàn)?PWM 信號(hào)頻率周期很高，無(wú)法通過(guò)肉眼來(lái)觀察到每一個(gè)周期 LED 燈亮滅的變化過(guò)程，所以通過(guò)平均電壓的方式來(lái)決定 LED 燈的亮的程度 。隨著波形占空比的不斷變化， LED 燈也會(huì)有著由暗到亮或由亮到暗的不斷變化。 4 硬件結(jié)構(gòu) 80C51 電路結(jié)構(gòu) 80C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 電路 如圖 41，其特點(diǎn)如下： 圖 41 80C51 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 電路 ? 工作電壓： VDD為 ～ （ CPU） ,VDDH為 VDD～ （ I/O）； ? CPU時(shí)鐘為 ～ ； ? 內(nèi)置存儲(chǔ)器： RAM為 512KB，內(nèi)存 Flash為 8KB； ? 可編程音頻處理； ? 2個(gè) 16位可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； ? 7通道 10位 ADC（內(nèi)置麥克風(fēng)放大和自動(dòng)增益控制功能）； ? 2個(gè) 10位 DAC； ? 32路可編程通用輸入輸出端口； ? 串行輸入輸出接口； ? 低電壓監(jiān)測(cè) /低電壓復(fù)位功能； ? 14個(gè)中斷源可來(lái)自定時(shí)器、外部時(shí)鐘輸入、鍵喚醒等； ? 內(nèi)置在線仿真電路 ICE。 PWM 電路 PWM 電路主要功能是將輸入電壓的振幅轉(zhuǎn)換成寬度一定的脈沖，換句話說(shuō)它是將振幅資料轉(zhuǎn)換成脈沖寬度。一般輸出電路只能輸出電壓振幅一定的信號(hào)，為了輸出類似正弦波之類電壓振幅變化的信號(hào)，因此 必須 將電壓振幅轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)。 5 程序設(shè)計(jì)思路與方案 程序設(shè)計(jì)思路 采用 STC89C52 單片機(jī)輸出一定頻率的 PWM 來(lái)驅(qū) 動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管的開(kāi)斷，用獨(dú)立鍵盤來(lái)實(shí)現(xiàn) PWM 占空比 的 連續(xù)可調(diào)，設(shè)置為手動(dòng)控制，分為兩檔，通過(guò)輸出不同的 PWM占空比對(duì) LED 的電流進(jìn)行控制，一檔增加亮度一檔降低亮度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光度的調(diào)節(jié)。 程序設(shè)計(jì)方案 引腳圖與 主控電路 STC89C52 單片機(jī)引腳圖如下： 圖 51 STC89C52 單片機(jī)引腳圖 使用 STC89C52 作為主 MCU的主控電路 ，屬于 MCS51 系列。本設(shè)計(jì)所選用的晶振為 12MHz，晶振電容為 30pF。 STC89C52 單片機(jī)主控電路圖如下： 圖 52 STC89C52 單片機(jī) 主控電路 單片機(jī)主控模塊包括了振蕩電路、復(fù)位電路，同時(shí)接入了各個(gè)模塊的接口，保證了整個(gè)系統(tǒng)的靈活性。 單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制中樞，它指揮外圍器件協(xié)調(diào)工作，從而完成特定的功能。硬件實(shí)現(xiàn)上采用模塊化設(shè)計(jì)，每一模塊只實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定功能，最后再將各個(gè)模塊搭接在一起。這種設(shè)計(jì)方法可以降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。 LED 驅(qū)動(dòng) LED 的亮度受電流控制，通過(guò)控制電流調(diào)節(jié) LED 燈的亮度。利用公式ITI ONL t? 可知，利用調(diào)整 PWM 不同的占空比 就可以控制電流的大小。 手動(dòng)控制 手 動(dòng)控制分為兩檔，對(duì)應(yīng)與 KEY1 與 KEY2 兩個(gè)按鍵，按 KEY1 鍵 LED 燈亮度漸漸變暗，按 KEY2 鍵 LED 燈亮度漸漸變亮。 6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與程序燒錄 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)控制程序主要包含系統(tǒng)初始化程序、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片處理程序、鍵盤檢測(cè)與處理程序、鬧鐘中斷以及定時(shí)器產(chǎn)生 PWM 程序構(gòu)成。軟件流程圖如圖 61 所示。 圖 61 軟件流程圖 控制程序代碼 /*******************************************************************/ // 利用定時(shí)器控制產(chǎn)生占空比可變的 PWM 波 // 按 K1， PWM 值增加，則占空比減小 ,LED 燈漸暗。 // 按 K2， PWM 值減小，則占空比增加 ,LED 燈漸亮。 // 當(dāng) PWM 值增加到最大值或減小到最小值時(shí)，蜂鳴器將報(bào)警。 /*********************************************************/ include include YES YES YES YES NO 開(kāi)始 初始化 I/O、定時(shí)器 輸出 230Hz 占空比為20% 的 PWM 是否有鍵按 下？ PWM 占空比加 1 PWM 占空比減 1 亮度 + 亮度 —— 復(fù)位 PWM 占空比為 20% 結(jié)束 sbit K1 =P3^2 。 //增加鍵 sbit K2 =P3^3 。 //減少鍵 sbit BEEP =P2^3 。 //蜂鳴器 unsigned char PWM=0x7f 。 //賦初值 void Beep()。 void delayms(unsigned char ms)。 void delay(unsigned char t)。 /*********************************************************/ void main() { P1=0xff。 TMOD=0x21 。 TH0=0xfc 。 //1ms 延時(shí)常數(shù) 12M TL0=0x18 。 //頻率調(diào)節(jié) TH1=PWM 。 //脈寬調(diào)節(jié) TL1=0 。 EA=1。 ET0=1。 ET1=1。 TR0=1 。 while(1) { do{ if(PWM!=0xff) {PWM++ 。delayms(10)。} else Beep() 。 } while(K1==0)。 do{ if(PWM!=0x02) {PWM 。delayms(10)。} else Beep() 。 } while(K2==0)。 } } /*********************************************************/ // 定時(shí)器 0 中斷服務(wù)程序 . /*********************************************************/ void timer0() interrupt 1 { TR1=0 。 TH0=0xfc 。 TL0=0x66 。 TH1=PWM 。 TR1=1 。 P1=0x00 。 //啟動(dòng)輸出 } /*********************************************************/ // 定時(shí)器 1 中斷服務(wù)程序 /*********************************************************/ void timer1() interrupt 3 { TR1=0 。 P1=0xff 。 //結(jié)束輸出 } /*********************************************************/ //蜂鳴器子程序 /********************************************************