pwm波

PWM的习俗的英文 工作原理

脉宽调制PWM是开关型稳压电源中的术语.这是按稳压的控制

方式分类的，除了PWM型,还有PFM型和PWM、PFM混合型。脉

宽宽度调制式(PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的

情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。

随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电

压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制

PWM等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法,它是把每

一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期

可以调频,改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即

可使电压与频率协调变化.可以通过调整PWM的周期、PWM的占空

比而达到控制充电电流的目的。

pwm的定义

脉宽调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行

控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与

变换的许多领域中。

模拟信号的值可以连续变化,其时间和幅度的分辨率都没有限

制。9V电池就是一种模拟器件,因为它的输出电压并不精确地等于

9V,而是随时间发生变化，并可取任何实数掌管英语 值。与此类似,从电池吸收

的电流也不限定在一组可能的取值范围之内.模拟信号与数字信号的

区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例

如在｛0V,5V}这一集合中取值.

模拟电压和电流可直接用来进行控制，如对汽车收音机的音量进

行控制。在简单的模拟收音机中,音量旋钮被连接到一个可变电阻.拧

动旋钮时，电阻值变大或变小；流经这个电阻的电流也随之增加或减

少,从而改变了驱动扬声器的电流值,使音量相应变大或变小。与收音

机一样，模拟电路的输出与输入成线性比例。

尽管模拟控制看起来可能直观而简单，但它并不总是非常经济或

可行的.其中一点就是，模拟电路容易随时间漂移，因而难以调节。

能够解决这个问题的精密模拟电路可能非常庞大、笨重(如老式的家

庭立体声设备）和昂贵.模拟电路还有可能严重发热，其功耗相对于

工作元件两端电压与电流的乘积成正比.模拟电路还可能对噪声很敏

感，任何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。

通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功

耗。此外，许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器,

这使数字控制的实现变得更社区年度工作总结 加容易了。

pwm的工作原理

脉冲宽度调制波通常由一列占空比不同的矩形脉冲构成，其占空

比与信号的瞬时采样值成比例。图1所示为脉冲宽度调制系统的原理

框图和波形图。该系统有一个比较器和一个周期为Ts的锯齿波发生

器组成。语音信号如果大于锯齿波信号，比较器输出正常数A,否则

输出0。因此，从图1中可以看出，比较器输出一列下降沿调制的脉

冲宽度调制波。

通过图1b的分析可以看出,生成的矩形脉冲的宽度取决于脉

冲下降沿时刻tk时的语音信号幅度值.韩国部署萨德系统 因而，采样值之间的时间间隔

是非均匀的.在系统的输入端插入一个采样保持电路可以得到均匀的

采样信号，但是对于实际中tk—kTs<

样差异非常小。如果假定采样为均匀采样，第k个矩形脉冲可以表示

为:

(1）

其中，x{t}是离散化的语音信号；Ts是采样周期；

宽度；m是调制指数.

是未调制

然而，如果对矩形脉冲作如下近似：脉冲幅度为A，中心在t=k

Ts处，

表示为：

在相邻脉冲间变化缓慢，则脉冲宽度调制波x

p

（t）可以

（2）

其中，。无需作频谱分析，由式（2)可以看出

脉冲宽度信号由语音信号x(t)加上一个直流成分以及相位调制波构成.当

时，相位调制部分引起的信号交迭可以忽略，因此，脉冲

宽度调制波可以直接通过低通滤波器进行解调。

数字脉冲宽度调制器的实现:

实现数字脉冲宽度调制器的基本思想参看图2.

图中，在时钟脉冲的作用下，循环计数器的5位输出逐次增

大。5位数字调制信号用一个寄存器来控制，不断于循环计数器的输

出进行比较，当调制信号大于循环计数器的输出时，比较器输出高电

平，否则输出低电平.循环计数器循环一个周期后，向寄存器发出一

个使能信号EN，寄存器送入下一组数据.在每一个计数器计数周期,

由于输入的调制信号的大小不同，比较器输出端输出的高电平个数不

一样，因而产生出占空比不同的脉冲宽度调制波。

图3

为了使矩形脉冲的中心近似在t=kTs处，计数器所产生的数字码

不是由小到大或由大到小顺序变化，而是将数据分成偶数序列和奇数

序列，在一个计数周期，偶数序列由小变大，直到最大值，然后变为

对奇数序列计数，变化为由大到小。如图3例子。

奇偶序列的产生方法是将计数器的最后一位作为比较数据的最

低位,在一个计数周期内，前半个周期计数器输出最低位为0,其他高

位逐次增大，则产生的数据即为偶数序列;后半个周期输出最低位为

1，其余高位依次减小，产生的数据为依次减小的偶序列。具体电路

可以由以下电路图表示:

8051中的PWM模块设计：

应该称为一个适合语音处理的PWM模块，输出引脚应该外接一

积分电路。输出波形的方式适合作语音处理。设计精度为8位。

PWM模块应包括：

1、比较部分(Comp）:

2、计数部分（Counter)：

3、状态及控制信号寄存/控制器（PWM_Ctrl）；

1）状态积寄存器:（Flags），地址：E8H；

①EN：PWM模块启动位,置位为‘1’将使PWM模块开始工作；

②（留空备用）

③④解调速率标志位：00–无分频;职业女性 01–2分频；10–10分频;11

–16分频.（RESET后为00)

⑤（留空备用)

⑥（留空备用)

⑦(留空备用）

⑧（留空备用）

注意:该寄存器可以位操作情况下可写，不可读;只能在字节操作

方式下读取.

2）数据寄存器（DataStore）,地址:F8H；

注意:该寄存器值不可读，只可写。

4、端口：

1)数据总线(DataBus)；（双向）

2）地船舶建造 址总线（AddrBus）;（IN)

3）PWM波输出端口（PWMOut）；(OUT）

4）控制线：

①CLK:时钟;（IN）

②Ret:异步复位信号；（IN低电平有效）

③WR:写PWMRAM信号；(IN低电平有效)；

④RD:读PWMRAM信号；（IN低电平有效)

⑤DONE:接受完毕反馈信号;（OUT高电平有效)

⑥INT：中断申请信号；（OUT低电平有效）

⑦IntResp:中断响应信号;（In低电平有效）

⑧ByteBit：字节/位操作控制信号（IN1—BYTE0—BIT)；

⑨⑩

中断占用相当于MCU8051的外部中断2，则可保证在5个指令

周期之内,“读取数据”中断必定得到响应.

PWM模块使用方法：因为占用了8051外部中断1，所以在不使

用该模块时，应该把外部中断2屏蔽。而PWM模块产生的中断请求

可以看作是“能接受数据"的信号。中断方法如后“中断读取数据过

程”。使用PWM模块，应该先对内部地址8FH的数据寄存器写入数

据，然后设置地址8EH的状态寄存器最低位（0）为‘1'，即PWM模

块开始工作并输出PWM调制波（如TIMER模块).在输出PWM调制

波过程中，应及时对PWM写入下一个调制数据，保证PWM连续工

作,输出波形连续。（待改进）

中断读取数据过程：

模块可以读取数据，申请中断信号INT置位为‘0’,

等待8051响应；

2.8051接受到中断申请后,作出中断响应，置位IntResp

信号线为‘0';

模块收到IntResp信号后，把中断申请信号INT

复位为‘1’，等待8051通知读取数据WR信号;

4.8051取出要求数据放于数据总线（DataBus）上，并置

WR信号为‘0’；

模块发现WR信号为‘0’，由数据总线（DataBus）

上读取数据到内部数据寄存器，将DONE位置位为‘1’；

6.8051发现DONE信号的上跳变为‘1’，释放数据总线；

模块完成当前输出周期,复位DONE为‘0'，从此

当前数据寄存器可以再次接受数据输入。

注意事项：

1）输出的PWM信号中的高电平部分必须处于一个输出周期的

中间，不能偏离,否则输出语音经过低通后必定是一失真严重的结果。

2）对于8位精度的PWM，每个输出周期占用256（28）个机器

周期，但是包含256个机器周期至少有22个指令周期，亦即

264(22*12）个机器周期，由于语音信号的连续性，256与264之间相

差的8个机器周期是不能由之丢空的，否则也会使输出信号失真.如

果将须输出数字量按256/264的比例放大输出，亦不可行，因为如此

非整数比例放大,放大倍数很小,则经过再量化后小数部分亦会被忽略

掉，产生失真。举例：输出数字量为16，按比例放大后为16.5，更

会产生难以取舍的问题.

故采取以下办法:该模块以时钟周期为标准，而与TMBus无关，

即基本上与8051部分异步工作。读取数据方式为每次读取足够数据

段储存于模块内的RAM内（暂定每次读电影返老还童 取8字节），储存字节数必

须能保证PWM输出该段数据过程中，有足够时间从RAM处继续读

取数据.由于占用了8051的外部中断2，中断申请在3个指令周期（36

个时钟周期)内必定能得到响应，而PWM模块处理一个数据需要固

定耗时256个时钟周期，故能保证PWM模块顺序读取数据中断能及

时得到响应，不会影响调制信号的连续性.

3）RDRAM过程是异步过程.

4)输出后数据寄存器不自动清零。因为可以通过把Flags（0）写

‘0’而停止PWM模块继续工作。

PWM技术的具体应用

PWM软件法控制充电电流

本方法的基本思想就是利用单片机具有的PWM端口,在不改变

PWM方波周期的前提下,通过软件的方法调整单片机的PWM控制寄

存器来调整PWM的占空比，从而控制充电电流.本方法所要求的单

片机必须具有ADC端口和PWM端口这两个必须条件，另外ADC

的位数尽量高，单片机的工作速度尽量快.在调整充电电流前，单片

机先快速读取充电电流的大小，然后把设定的充电电流与实际读取到

的充电电流进行比较，若实际电流偏小则向增加充电电流的方向调整

P小猪猪 WM的占空比；若实际电流偏大则向减小充电电流的方向调整PWM

的占空比.在软件PWM的调整过程中要注意ADC的读数偏差和电源

工作电压等引入的纹波干扰，合理采用算术平均法等数字滤波技术。