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利用PWM模块和低通滤波器实现相似功能

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wang6623|  楼主 | 2024-9-30 23:53 | 显示全部楼层 |阅读模式
使用PIC16F1788设计并实现DAC(数模转换器)功能可以通过PWM(脉宽调制)方式来模拟DAC输出。虽然PIC16F1788没有内置的DAC模块,但可以利用PWM模块和低通滤波器实现相似功能。

设计步骤
1. 硬件连接
PWM输出引脚:选择一个PWM输出引脚,比如RC2(CCP1)。
低通滤波器:在PWM引脚和地之间连接一个简单的RC低通滤波器,通常使用电阻(R)和电容(C)组合,以平滑PWM信号,形成模拟电压输出。

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wang6623|  楼主 | 2024-9-30 23:54 | 显示全部楼层
选择合适的R和C值
选择电阻(R)和电容(C)的值以设定适当的截止频率(例如,1 kHz),以确保PWM信号能平滑成所需的模拟信号。
计算截止频率: 4825866fb7ea88ba53.png

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wang6623|  楼主 | 2024-9-30 23:54 | 显示全部楼层
配置PIC16F1788
以下是简单的C代码示例,演示如何配置PIC16F1788生成PWM信号:

c
复制代码
#include <xc.h>

// 配置位
#pragma config FCMEN = OFF
#pragma config IESO = OFF
#pragma config MCLRE = EXTMCLR
#pragma config CP = OFF
#pragma config BOREN = ON
#pragma config BORV = LO
#pragma config WDTEN = OFF
#pragma config LVP = OFF

void main(void) {
    // 初始化
    TRISCbits.TRISC2 = 0; // 设置RC2为输出
    PR2 = 255; // 设置PWM周期(PWM频率)

    // 初始化PWM
    CCP1CON = 0b00001100; // 设置为PWM模式
    T2CON = 0b00000100; // 启动Timer2,1:4预分频

    while (1) {
        for (int dutyCycle = 0; dutyCycle <= 255; dutyCycle++) {
            CCPR1L = dutyCycle; // 设置PWM占空比
            __delay_ms(10); // 延时以观察变化
        }
        for (int dutyCycle = 255; dutyCycle >= 0; dutyCycle--) {
            CCPR1L = dutyCycle; // 设置PWM占空比
            __delay_ms(10); // 延时以观察变化
        }
    }
}

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wang6623|  楼主 | 2024-9-30 23:54 | 显示全部楼层
代码说明
配置位设置:根据需要配置PIC的各种特性。
TRISCbits.TRISC2:将RC2引脚设置为输出。
PR2:设定PWM的周期。
CCP1CON:设置为PWM模式。
T2CON:启用Timer2。
主循环:在0到255之间循环,逐渐改变PWM的占空比,模拟模拟电压变化。

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wang6623|  楼主 | 2024-9-30 23:54 | 显示全部楼层
低通滤波器的选择
在RC滤波器中选择适当的R和C,以平滑PWM信号输出:

R:1kΩ
C:1µF
这将产生一个大约159 Hz的截止频率,足够平滑PWM信号,形成接近于线性变化的模拟电压输出。

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wang6623|  楼主 | 2024-9-30 23:54 | 显示全部楼层
其他注意事项
调试:使用示波器观察PWM信号和滤波后的模拟输出,以确保输出电压范围和线性度符合预期。
供电电压:确保PIC和外部电路供电电压一致,以获得期望的输出范围。

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wang6623|  楼主 | 2024-9-30 23:54 | 显示全部楼层
通过RC低通滤波器,PWM信号确实会被平滑化,输出接近线性的模拟电压。

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wang6623|  楼主 | 2024-9-30 23:54 | 显示全部楼层
RC低通滤波器的工作原理
平滑化:PWM信号是脉冲宽度调制的数字信号,通过RC低通滤波器可以消除高频成分,转换为平滑的模拟电压。

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wang6623|  楼主 | 2024-9-30 23:54 | 显示全部楼层
时间常数:滤波器的时间常数(τ = R × C)决定了输出电压的响应速度和滤波效果。选择合适的R和C值可以平衡响应时间和输出平滑度。

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wang6623|  楼主 | 2024-9-30 23:54 | 显示全部楼层
线性范围:通过调节PWM占空比,输出电压将在0V到Vcc之间变化,且随着占空比的变化,输出电压会相对线性地改变。

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wang6623|  楼主 | 2024-9-30 23:54 | 显示全部楼层
线性范围是指通过调节PWM(脉宽调制)占空比来实现的输出电压范围。

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wang6623|  楼主 | 2024-9-30 23:54 | 显示全部楼层
选择合适的R和C值:根据应用需求,调节R和C的值以获得最佳性能。例如,若希望快速响应,则可以选择较小的电容和电阻。

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wang6623|  楼主 | 2024-9-30 23:54 | 显示全部楼层
滤波效果验证:使用示波器观察滤波后的输出信号,以确保满足线性度要求。

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wang6623|  楼主 | 2024-9-30 23:54 | 显示全部楼层
增益调整:如果需要更大的输出电压范围,可以在RC滤波器后连接运算放大器,以提供更高的增益。

考虑负载影响:负载的变化可能影响输出电压的稳定性,适当的设计可以提高抗负载能力。

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