PWM參數(shù)測量儀的設(shè)計與制作

PWM參數(shù)測量儀的設(shè)計與制作PWM（PulseWidthModulation，脈寬調(diào)制）是利用微處理器的數(shù)字量輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，在測量、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。筆者最近在一個項目中需要精確測量PWM信號的周期、頻率、脈寬、占空比等參數(shù)，但由于普通數(shù)字頻率計只有頻率測量功能，無法滿足需要；如果使用示波器進(jìn)行測量，不僅操作麻煩而且測量結(jié)果不夠直觀。俗話說：“自己動手，豐衣足食。”于是筆者用PIC16F877A1.測量原理 PWM參數(shù)測量儀的設(shè)計思路和數(shù)字頻率計類似，但除了周期和頻率以外，PWM信號還有脈寬、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)字頻率計復(fù)雜一些。本設(shè)計的硬件電路很簡單，如圖1所示。外部的頻率信號從PIC16F877A圖1.多功能數(shù)字頻率計原理圖PIC16F877APWM信號各項參數(shù)的測量以周期測頻法為基礎(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：完整源程序見本刊網(wǎng)站。通過捕捉到的這三個測量值，就可以計算出PWM信號的周期、頻率、脈寬、占空比等參數(shù)。當(dāng)PIC16F877A信號周期：T=(T3-T1)uS信號頻率：F=1000000/T脈沖寬度：P=(T2-T1)uS占空比：R=P/T*100%在實際使用中，為了提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，可以重復(fù)測量多個周期的PWM信號參數(shù)，然后求出平均值作為最終的測量結(jié)果。需要特別注意的是，兩次CCP中斷發(fā)生的時間間隔必須大于一次中斷服務(wù)的執(zhí)行時間；否則，如果在中斷服務(wù)程序執(zhí)行過程中又發(fā)生CCP中斷，那么測量結(jié)果就不正確。在實際應(yīng)用中如果發(fā)現(xiàn)有上述狀況的發(fā)生，則可以通過改變CCP1CON寄存器的設(shè)置值，使CCP1模塊每4個脈沖上升沿或每16個脈沖上升沿捕捉一次，這樣兩次中斷發(fā)生的時間間隔就會增大，如果還不能達(dá)到要求，則可以通過使用分頻器對輸入的脈沖信號進(jìn)行分頻處理后，再由CCP1引腳輸入，這樣就可以測量更高頻率的PWM信號了。2.實測效果 該PWM參數(shù)測量儀的測量范圍如下：輸入信號電壓：直流3.7V～5V；輸入信號電流：<=20mA；信號頻率范圍：10Hz～50KHz；PIC16F877A單片機捕捉并計算出PWM信號的各項參數(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。為了檢測該測量儀的測量效果，用信號發(fā)生器產(chǎn)生一組頻率為1KHz，占空比為50%的PWM信號，將該信號接到PIC16F綜上所述，該PWM參數(shù)測量儀具有使用簡單、測量速度快、分辨率高、顯示信息量大的優(yōu)點，在實際使用中取得了很好的效果。除了上面介紹的用來測量PWM信號的各項參數(shù)以外，還可以作為一個低頻數(shù)字頻率計來使用，用來測量低頻晶振的