如何测量PWM信号的周期和占空比？

发表于 2024-9-7 15:03

如果有个设备发出的是PWM信号，如何用单片机测量其信号的周期和占空比呢？

发表于 2024-9-7 15:04

有没有相关的示例或者方案？

发表于 2024-9-7 15:07

你这好麻烦，如果只是一次性的测量，你用示波器啊。

发表于 2024-9-7 15:07

使用示波器
示波器是最直接、最精确的测量工具，尤其适合调试和观察信号的实时波形。
步骤：
将探针连接到PWM信号的输出端。
示波器会显示信号的波形，从中可以直接读取周期和占空比。
周期是波形的一个完整循环时间，可以直接从时间轴上读取。
占空比是高电平时间占整个周期的比例，可以通过示波器的自动测量功能获得。

发表于 2024-9-7 15:08

如果非要用单片机可以考虑用捕获功能，看看你的单片机上有没有PWM捕获功能，一般有个捕获定时器的功能。

发表于 2024-9-7 15:08

用微控制器的捕获功能
大多数微控制器都有定时器的捕获功能，可以用于测量PWM信号的周期和占空比。

步骤：
配置定时器的捕获模式，通常需要连接到PWM信号的引脚。
设置捕获中断，记录上升沿和下降沿的计数值。
通过上升沿到上升沿的时间差来计算周期。
通过上升沿到下降沿的时间差来计算高电平时间，从而计算占空比。

发表于 2024-9-7 15:09

使用频率计和占空比测量仪
频率计通常带有测量PWM信号占空比的功能，可以非常方便地直接读取。

步骤：
将频率计接入PWM信号。
仪器会显示周期、频率以及占空比。

发表于 2024-9-7 15:09

另外还可以用使用Arduino进行测量
Arduino 的 pulseIn() 函数可以用来测量PWM信号的高电平和低电平时间，进而计算周期和占空比。

复制

int pin = 7;  // PWM信号输入引脚

unsigned long highTime;

unsigned long lowTime;

float dutyCycle;

float period;



void setup() {

  Serial.begin(9600);

}



void loop() {

  highTime = pulseIn(pin, HIGH);  // 测量高电平时间

  lowTime = pulseIn(pin, LOW);    // 测量低电平时间

  period = highTime + lowTime;    // 计算周期

  dutyCycle = (highTime * 100.0) / period;  // 计算占空比

  Serial.print("Period: ");

  Serial.print(period);

  Serial.print(" us");

  Serial.print("\tDuty Cycle: ");

  Serial.print(dutyCycle);

  Serial.println(" %");

  delay(1000);

}

发表于 2024-9-7 15:23

使用单片机的定时器输入捕获功能。当PWM信号的上升沿或下降沿触发时，定时器捕获当前计数值。
通过连续捕获两个上升沿（或下降沿）之间的时间差，即可得到PWM信号的周期。

发表于 2024-9-7 16:06

设置单片机的外部中断来响应PWM信号的上升沿或下降沿。
在中断服务程序中记录时间戳，并通过计算连续两次中断之间的时间差来得到PWM信号的周期。

发表于 2024-9-7 17:23

使用定时器的输入捕获功能来分别捕获PWM信号的上升沿和下降沿的计数值。
通过计算高电平时间和整个周期时间的比例，即可得到占空比。

发表于 2024-9-7 19:03

使用外部中断来响应PWM信号的上升沿和下降沿。
在中断服务程序中，根据当前信号的电平状态（上升沿或下降沿）来记录时间戳。
通过计算两个相邻上升沿（或下降沿）之间的时间差，以及高电平时间，来计算占空比。

发表于 2024-9-9 10:03

在示波器上读取PWM信号的周期和高电平时间长度，然后根据占空比的定义（高电平时间长度除以周期）计算出占空比。

发表于 2024-9-9 11:31

捕获第一个上升沿，记录定时器的值。
捕获下一个上升沿，再次记录定时器的值。
定时器的差值经过时钟频率换算后，即为PWM信号的周期。

发表于 2024-9-9 13:48

利用中断服务程序来测量PWM信号。在这种方法中，可以将一个普通IO端口设置为输入模式，并开启外部中断。当上升沿中断触发时，启动内部定时器；当下降沿中断触发时，停止计时并记录高电平时间，然后清零定时器并等待下一个上升沿到来，记录低电平时间。最后，根据这些记录值计算出占空比。

发表于 2024-9-9 15:49

如果使用微控制器内部的定时器，需要考虑定时器的溢出和预分频设置。

发表于 2024-9-9 17:15

测量两个上升沿（或下降沿）中间的间隔时间来计算频率

发表于 2024-9-9 20:25

通过配置单片机的定时器为输入捕获模式，可以直接测量PWM信号的周期和占空比。以STM32为例，可以配置TIMx的两个通道（IC1和IC2）来实现这一功能。当PWM信号的第一个上升沿到来时，定时器的计数器被复位；当下降沿到来时，IC2会发生捕获事件，记录此时的计数值（记为IC2_DATA2）；当第二个上升沿到来时，IC1发生捕获事件，记录此时的计数值（记为IC1_DATA1）。由此，可以通过计算得出PWM的频率和占空比。

发表于 2024-9-9 23:27

配置定时器：将单片机的定时器配置为适当的模式（如向上计数模式），并设置定时器的预分频器和自动重装载值。
启动测量：当检测到PWM信号的上升沿或下降沿时，启动定时器开始计数。
记录时间：在PWM信号的另一个边缘（下降沿或上升沿）到来时，停止定时器并记录下定时器的计数值。这个计数值代表了PWM信号的一个电平（高或低）的时间长度。
重复测量：对于另一个电平，重复上述步骤。
计算周期和占空比：根据记录下的两个时间长度，可以计算出PWM信号的周期（两个时间长度之和）和占空比（高电平时间长度除以周期）。
2. 输入捕获法

发表于 2024-9-10 02:29

// 假设已经配置了定时器和中断
void TIMx_IRQHandler(void) {
if(TIM_GetITStatus(TIMx, TIM_IT_CC1) != RESET){
      // 读取捕获值
      uint32_t highTime = TIM_GetCaptureValue(TIMx, TIM_CHANNEL_1);
      uint32_t lowTime = TIM_GetCaptureValue(TIMx, TIM_CHANNEL_2);

      // 计算周期和占空比
      uint32_t period = highTime + lowTime;
      float dutyCycle = (float)highTime / period;

      // 清除中断标志
      TIM_ClearITPendingBit(TIMx, TIM_IT_CC1);
}
}

[技术问答] 如何测量PWM信号的周期和占空比？

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