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PWM占空比原理是什么，幾個(gè)實(shí)例帶你進(jìn)一步了解

PWM : 即脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation)。脈沖寬度調(diào)制是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換及嵌入式領(lǐng)域的許多領(lǐng)域中。PWM控制技術(shù)以其控制簡單，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)。

在電力電子技術(shù)中，對于很多變量的控制，我們可以采取模擬的方式，也可以采用數(shù)字的方式進(jìn)行處理。例如，在簡單的模擬收音機(jī)中，音量旋鈕被連接到一個(gè)可變電阻。擰動(dòng)旋鈕時(shí)，電阻值變大或變小;流經(jīng)這個(gè)電阻的電流也隨之增加或減少，從而改變了驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的電流值，是音量響應(yīng)變大或變小。與收音機(jī)一樣，模擬電路的輸出與輸入成線性比例。盡管模擬控制看起來可能簡單而直觀，但它并不總是經(jīng)濟(jì)的或可行的。其功耗、一些物理的擾動(dòng)都可能對我們的設(shè)備造成干擾。而通過數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。

同樣的，在嵌入式領(lǐng)域中，PWM也多有用途。現(xiàn)在的單片機(jī)中，大多有PWM模塊，也稱之為PWM定時(shí)器。實(shí)際應(yīng)用過程中，會(huì)根據(jù)某物理量對于不同參量的敏感度不同而使用不同的處理方式。舉兩個(gè)簡單的小例子。如：處理led時(shí)，led燈的亮度是電壓敏感的，使用PWM時(shí)，就會(huì)通過調(diào)節(jié)其占空比(一個(gè)脈沖周期內(nèi)高電平在整個(gè)周期占的比例)，從而控制電壓值，來干預(yù)led燈的亮度。在處理蜂鳴器時(shí)，由于其對頻率是敏感的，頻率越高音調(diào)越高，因此，使用PWM進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，我們通過修改PWM的頻率，來調(diào)節(jié)蜂鳴器的音調(diào)。

具體的原理可以參照《嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)完全手冊》。以下奉送個(gè)小實(shí)例供大家參考：

實(shí)例：通過調(diào)節(jié)占空比(用按鍵實(shí)現(xiàn))，來改變電壓值的大小，從而控制led燈的亮度。

///////////main.c//////////

#include "common.h"

#include "led.h"

#include "key.h"

/* 增大占空比 */

void add_cb(void *arg)

{

*(int *)arg += 100;

if (*(int *)arg > 1000){

*(int *)arg = 1000;

}

}

/* 減小占空比 */

void dec_cb(void *arg)

{

*(int *)arg -= 100;

if (*(int *)arg < 0)

*(int *)arg = 0;

}

int main(void)

{

int i = 0;

int cmp = 0;

key_t k2, k3;

led_t led5;

/* 初始化按鍵、LED */

key_init(&k2, 0x11000c20, 0x11000c24, 1); /* gpx1_1 */

key_init(&k3, 0x11000c20, 0x11000c24, 2); /* gpx1_2 */

led_init(&led5, 0x114001E0, 0x114001E4, 5); /* gpf3_5 */

while(1){

key_query(&k2, dec_cb, &cmp); // k2減小cmp比較值，減小占空比

key_query(&k3, add_cb, &cmp); // k3增大cmp值，增大占空比

/* 輸出一次PWM信號 */

for (i = 0; i < 1000; i ++){

if(i < cmp)

led_on(&led5);

else

led_off(&led5);

}

}

return 0;

}

///////////led.c///////////

#include "led.h"

#define __REG(x) (*(volatile unsigned int *)(x))

/* LED的方法 */

void led_init(struct led *led, int con, int dat, int pin) //初始化LED對象

{

led->con = con;

led->dat = dat;

led->pin = pin;

/* 把相應(yīng)pin引腳設(shè)置為輸出模式 */

__REG(con) = __REG(con) & ~(0xF<<(pin*4)) | (0x1<<(pin*4));

}

//打開LED

void led_on(struct led *led)

{

__REG(led->dat) |= (1

}

void led_off(struct led *led) //關(guān)閉LED

{

__REG(led->dat) &= ~(1

}

void led_toggle(struct led *led) //LED狀態(tài)取反

{

__REG(led->dat) ^= (1

}

//////////key.c////////////

#include "key.h"

#define __REG(x) (*(volatile unsigned int *)(x))

void key_init(key_t *key, unsigned int con, unsigned int dat, unsigned int pin)

{

key->con = con;

key->dat = dat;

key->pin = pin;

/* 把CON寄存器的相應(yīng)位清零，

* 表示設(shè)置相應(yīng)引腳為輸入模式 */

__REG(key->con) &= ~(0xF<<(pin * 4));

}

/* 判斷按鍵是否按下 */

int key_query(key_t *key, void (*callback)(void *), void *arg)

{

if ((__REG(key->dat) & (1<<(key->pin))) == 0){

mdelay(50); /* 消除按鍵抖動(dòng) */

if ((__REG(key->dat) & (1<<(key->pin))) == 0){

callback(arg); /* 執(zhí)行回調(diào)函數(shù) */

while ((__REG(key->dat) & (1<<(key->pin))) == 0);

return 1;

}

}

return 0;

}