PWM 基本原理
脉宽调制（Pulse Width Modulation, PWM）是一种通过改变脉冲的宽度来控制信号的技术。在单片机中，PWM 通常用于控制电机速度、LED 亮度、电源电压等。PWM 信号的周期（T）和占空比（D）是两个关键参数。周期是指一个完整脉冲的持续时间，占空比是指脉冲高电平时间占整个周期的比例。
PWM 信号的生成
PWM 信号的生成通常通过定时器和比较器来实现。定时器用于产生周期性的中断，比较器用于在特定时刻改变输出电平。在 PIC24 系列单片机中，PWM 信号可以通过以下步骤生成：
配置定时器：选择一个定时器作为 PWM 信号的周期生成器。
配置比较器：设置比较器的比较值，用于在特定时刻改变输出电平。
配置输出引脚：选择一个引脚作为 PWM 信号的输出引脚。
启用 PWM 模块：配置 PWM 模块的寄存器，启动 PWM 信号的生成。
PWM 波形参数
周期（T）：PWM 信号的一个完整脉冲周期，单位通常为秒。
频率（f）：PWM 信号每秒的周期数，单位为赫兹（Hz）。
占空比（D）：PWM 信号高电平时间占整个周期的比例，通常表示为百分比。
PIC24 PWM 模块介绍
PIC24 系列单片机内置了多个 PWM 模块，这些模块可以通过软件配置来生成不同频率和占空比的 PWM 信号。PIC24 的 PWM 模块通常包含以下组件：
定时器（Timer）：用于生成 PWM 信号的周期。
比较器（Comparator）：用于在特定时刻改变输出电平。
输出引脚（Output Pin）：PWM 信号的输出引脚。
配置定时器
定时器是 PWM 信号生成的核心组件。定时器的配置包括设置定时器的预分频器、周期寄存器和中断使能等。以下是一个配置定时器的示例：
// 配置定时器 2 生成 PWM 信号
void configureTimer2(void) {
// 设置定时器 2 的预分频器
T2CONbits.T2CKPS = 0b00; // 1:1 预分频
T2CONbits.T2OUTPS = 0b0000; // 1:1 输出分频
// 设置定时器 2 的周期寄存器
PR2 = 999; // 周期为 1000 个时钟周期
// 启动定时器 2
T2CONbits.TON = 1;
// 使能定时器 2 中断
IEC0bits.T2IE = 1;
IFS0bits.T2IF = 0;
}
配置比较器
比较器用于在定时器达到特定值时改变输出电平。以下是一个配置比较器的示例：
// 配置比较器 1A 生成 PWM 信号
void configureComparator1A(void) {
// 设置比较器 1A 的模式
CCP1AS = 0b0011; // PWM 模式
// 设置比较器 1A 的比较值
CCPR1L = 500; // 比较值为 500
// 选择定时器 2 作为比较器 1A 的时间基准
CCP1CONbits.CCP2M = 0b1110; // 使用 Timer2
// 启用比较器 1A
CCP1CONbits.CCP2EN = 1;
}
配置输出引脚
输出引脚需要配置为 PWM 信号的输出引脚。以下是一个配置输出引脚的示例：
// 配置 RB1 为 PWM 信号的输出引脚
void configureOutputPin(void) {
TRISBbits.TRISB1 = 0; // 设置 RB1 为输出
ANSELBbits.ANSB1 = 0; // 关闭 RB1 的模拟功能
CCP1AS = 0b0011; // 设置 RB1 为 PWM 输出
}
PWM 占空比和频率的调整
PWM 信号的占空比和频率可以通过修改定时器的周期寄存器和比较器的比较值来调整。
调整占空比
占空比的调整可以通过改变比较器的比较值来实现。以下是一个调整占空比的示例：
// 调整 PWM 信号的占空比
void setPWM Duty(uint16_t duty) {
CCPR1L = duty; // 设置比较器 1A 的比较值
}
调整频率
频率的调整可以通过改变定时器的周期寄存器来实现。以下是一个调整频率的示例：
// 调整 PWM 信号的频率
void setPWM Frequency(uint16_t period) {
PR2 = period; // 设置定时器 2 的周期寄存器
}
PWM 信号的应用示例
控制 LED 亮度
PWM 信号可以用于控制 LED 的亮度。通过改变 PWM 信号的占空比，可以实现 LED 亮度的连续调节。以下是一个控制 LED 亮度的示例：
#include <p24FJ128GA010.h> // 包含 PIC24 的头文件
#include <xc.h>
// 配置定时器 2 生成 PWM 信号
void configureTimer2(void) {
T2CONbits.T2CKPS = 0b00; // 1:1 预分频
T2CONbits.T2OUTPS = 0b0000; // 1:1 输出分频
PR2 = 999; // 周期为 1000 个时钟周期
T2CONbits.TON = 1; // 启动定时器 2
IEC0bits.T2IE = 1; // 使能定时器 2 中断
IFS0bits.T2IF = 0; // 清除定时器 2 中断标志
}
// 配置比较器 1A 生成 PWM 信号
void configureComparator1A(void) {
CCP1AS = 0b0011; // PWM 模式
CCPR1L = 500; // 初始占空比为 50%
CCP1CONbits.CCP2M = 0b1110; // 使用 Timer2
CCP1CONbits.CCP2EN = 1; // 启用比较器 1A
}
// 配置 RB1 为 PWM 信号的输出引脚
void configureOutputPin(void) {
TRISBbits.TRISB1 = 0; // 设置 RB1 为输出
ANSELBbits.ANSB1 = 0; // 关闭 RB1 的模拟功能
CCP1AS = 0b0011; // 设置 RB1 为 PWM 输出
}
// 调整 PWM 信号的占空比
void setPWM Duty(uint16_t duty) {
CCPR1L = duty; // 设置比较器 1A 的比较值
}
int main(void) {
// 初始化系统
SYSTEM_Init();
// 配置定时器 2
configureTimer2();
// 配置比较器 1A
configureComparator1A();
// 配置输出引脚
configureOutputPin();
// 主循环
while (1) {
// 逐渐增加占空比
for (uint16_t duty = 0; duty <= 999; duty += 10) {
setPWM Duty(duty);
__delay32(10000); // 延时
}
// 逐渐减少占空比
for (uint16_t duty = 999; duty >= 0; duty -= 10) {
setPWM Duty(duty);
__delay32(10000); // 延时
}
}
}
控制电机速度
PWM 信号可以用于控制电机的速度。通过改变 PWM 信号的占空比，可以实现电机速度的连续调节。以下是一个控制电机速度的示例：
#include <p24FJ128GA010.h> // 包含 PIC24 的头文件
#include <xc.h>
// 配置定时器 2 生成 PWM 信号
void configureTimer2(void) {
T2CONbits.T2CKPS = 0b00; // 1:1 预分频
T2CONbits.T2OUTPS = 0b0000; // 1:1 输出分频
PR2 = 999; // 周期为 1000 个时钟周期
T2CONbits.TON = 1; // 启动定时器 2
IEC0bits.T2IE = 1; // 使能定时器 2 中断
IFS0bits.T2IF = 0; // 清除定时器 2 中断标志
}
// 配置比较器 1A 生成 PWM 信号
void configureComparator1A(void) {
CCP1AS = 0b0011; // PWM 模式
CCPR1L = 500; // 初始占空比为 50%
CCP1CONbits.CCP2M = 0b1110; // 使用 Timer2
CCP1CONbits.CCP2EN = 1; // 启用比较器 1A
}
// 配置 RB1 为 PWM 信号的输出引脚
void configureOutputPin(void) {
TRISBbits.TRISB1 = 0; // 设置 RB1 为输出
ANSELBbits.ANSB1 = 0; // 关闭 RB1 的模拟功能
CCP1AS = 0b0011; // 设置 RB1 为 PWM 输出
}
// 调整 PWM 信号的占空比
void setPWM Duty(uint16_t duty) {
CCPR1L = duty; // 设置比较器 1A 的比较值
}
int main(void) {
// 初始化系统
SYSTEM_Init();
// 配置定时器 2
configureTimer2();
// 配置比较器 1A
configureComparator1A();
// 配置输出引脚
configureOutputPin();
// 主循环
while (1) {
// 逐渐增加电机速度
for (uint16_t duty = 0; duty <= 999; duty += 10) {
setPWM Duty(duty);
__delay32(10000); // 延时
}
// 逐渐减少电机速度
for (uint16_t duty = 999; duty >= 0; duty -= 10) {
setPWM Duty(duty);
__delay32(10000); // 延时
}
}
}
多通道 PWM 控制
PIC24 系列单片机支持多通道 PWM 控制，可以同时生成多个 PWM 信号。以下是一个配置多通道 PWM 的示例：
配置多通道定时器
多通道 PWM 通常使用同一个定时器来生成周期信号，但需要配置多个比较器。以下是一个配置多通道定时器的示例：
// 配置定时器 2 生成多通道 PWM 信号
void configureTimer2(void) {
T2CONbits.T2CKPS = 0b00; // 1:1 预分频
T2CONbits.T2OUTPS = 0b0000; // 1:1 输出分频
PR2 = 999; // 周期为 1000 个时钟周期
T2CONbits.TON = 1; // 启动定时器 2
IEC0bits.T2IE = 1; // 使能定时器 2 中断
IFS0bits.T2IF = 0; // 清除定时器 2 中断标志
}
配置多通道比较器
配置多个比较器以生成不同的 PWM 信号。以下是一个配置多通道比较器的示例：
// 配置比较器 1A 和 1B 生成多通道 PWM 信号
void configureComparators(void) {
CCP1AS = 0b0011; // PWM 模式
CCP1BS = 0b0011; // PWM 模式
CCPR1L = 500; // 初始占空比为 50%
CCPR1H = 0; // 高字节设为 0
CCP1CONbits.CCP2M = 0b1110; // 使用 Timer2
CCP1CONbits.CCP2EN = 1; // 启用比较器 1A
CCP1CONbits.CCP2M = 0b1110; // 使用 Timer2
CCP1CONbits.CCP2EN = 1; // 启用比较器 1B
}
// 配置 RB1 和 RB2 为 PWM 信号的输出引脚
void configureOutputPins(void) {
TRISBbits.TRISB1 = 0; // 设置 RB1 为输出
ANSELBbits.ANSB1 = 0; // 关闭 RB1 的模拟功能
CCP1AS = 0b0011; // 设置 RB1 为 PWM 输出
TRISBbits.TRISB2 = 0; // 设置 RB2 为输出
ANSELBbits.ANSB2 = 0; // 关闭 RB2 的模拟功能
CCP1BS = 0b0011; // 设置 RB2 为 PWM 输出
}
// 调整比较器 1A 和 1B 的占空比
void setPWM Duties(uint16_t duty1, uint16_t duty2) {
CCPR1L = duty1; // 设置比较器 1A 的比较值
CCPR1H = duty2; // 设置比较器 1B 的比较值
}
int main(void) {
// 初始化系统
SYSTEM_Init();
// 配置定时器 2
configureTimer2();
// 配置比较器 1A 和 1B
configureComparators();
// 配置输出引脚
configureOutputPins();
// 主循环
while (1) {
// 逐渐增加占空比
for (uint16_t duty1 = 0, duty2 = 0; duty1 <= 999 && duty2 <= 999; duty1 += 10, duty2 += 20) {
setPWM Duties(duty1, duty2);
__delay32(10000); // 延时
}
// 逐渐减少占空比
for (uint16_t duty1 = 999, duty2 = 999; duty1 >= 0 && duty2 >= 0; duty1 -= 10, duty2 -= 20) {
setPWM Duties(duty1, duty2);
__delay32(10000); // 延时
}
}
}
PWM 信号的高级应用
PWM 信号的同步
在某些应用中，可能需要多个 PWM 信号同步。例如，控制多个电机时，同步 PWM 信号可以确保所有电机在同一时刻启动和停止，从而提高系统的稳定性和可靠性。通过配置定时器的同步功能，可以实现多个 PWM 信号的同步。以下是一个配置定时器同步的示例：
// 配置定时器 2 生成同步 PWM 信号
void configureTimer2(void) {
T2CONbits.T2CKPS = 0b00; // 1:1 预分频
T2CONbits.T2OUTPS = 0b0000; // 1:1 输出分频
PR2 = 999; // 周期为 1000 个时钟周期
T2CONbits.TON = 1; // 启动定时器 2
T2CONbits.T2SYNC = 1; // 同步模式
IEC0bits.T2IE = 1; // 使能定时器 2 中断
IFS0bits.T2IF = 0; // 清除定时器 2 中断标志
}
// 配置比较器 1A 和 1B 生成同步 PWM 信号
void configureComparators(void) {
CCP1AS = 0b0011; // PWM 模式
CCP1BS = 0b0011; // PWM 模式
CCPR1L = 500; // 初始占空比为 50%
CCPR1H = 0; // 高字节设为 0
CCP1CONbits.CCP2M = 0b1110; // 使用 Timer2
CCP1CONbits.CCP2EN = 1; // 启用比较器 1A
CCP1CONbits.CCP2M = 0b1110; // 使用 Timer2
CCP1CONbits.CCP2EN = 1; // 启用比较器 1B
}
// 配置 RB1 和 RB2 为 PWM 信号的输出引脚
void configureOutputPins(void) {
TRISBbits.TRISB1 = 0; // 设置 RB1 为输出
ANSELBbits.ANSB1 = 0; // 关闭 RB1 的模拟功能
CCP1AS = 0b0011; // 设置 RB1 为 PWM 输出
TRISBbits.TRISB2 = 0; // 设置 RB2 为输出
ANSELBbits.ANSB2 = 0; // 关闭 RB2 的模拟功能
CCP1BS = 0b0011; // 设置 RB2 为 PWM 输出
}
// 调整比较器 1A 和 1B 的占空比
void setPWM Duties(uint16_t duty1, uint16_t duty2) {
CCPR1L = duty1; // 设置比较器 1A 的比较值
CCPR1H = duty2; // 设置比较器 1B 的比较值
}
int main(void) {
// 初始化系统
SYSTEM_Init();
// 配置定时器 2
configureTimer2();
// 配置比较器 1A 和 1B
configureComparators();
// 配置输出引脚
configureOutputPins();
// 主循环
while (1) {
// 逐渐增加占空比
for (uint16_t duty1 = 0, duty2 = 0; duty1 <= 999 && duty2 <= 999; duty1 += 10, duty2 += 20) {
setPWM Duties(duty1, duty2);
__delay32(10000); // 延时
}
// 逐渐减少占空比
for (uint16_t duty1 = 999, duty2 = 999; duty1 >= 0 && duty2 >= 0; duty1 -= 10, duty2 -= 20) {
setPWM Duties(duty1, duty2);
__delay32(10000); // 延时
}
}
}
PWM 信号的死区时间
在控制电机或电源时，可能需要在 PWM 信号的高电平和低电平之间添加死区时间，以防止短路。死区时间是指在 PWM 信号的高电平和低电平之间插入的一段无信号时间，以确保两个互补的 PWM 信号不会同时为高电平。以下是一个配置死区时间的示例：
// 配置定时器 2 生成 PWM 信号
void configureTimer2(void) {
T2CONbits.T2CKPS = 0b00; // 1:1 预分频
T2CONbits.T2OUTPS = 0b0000; // 1:1 输出分频
PR2 = 999; // 周期为 1000 个时钟周期
T2CONbits.TON = 1; // 启动定时器 2
IEC0bits.T2IE = 1; // 使能定时器 2 中断
IFS0bits.T2IF = 0; // 清除定时器 2 中断标志
}
// 配置比较器 1A 和 1B 生成带有死区时间的 PWM 信号
void configureComparators(void) {
CCP1AS = 0b0011; // PWM 模式
CCP1BS = 0b0011; // PWM 模式
CCPR1L = 500; // 初始占空比为 50%
CCPR1H = 0; // 高字节设为 0
CCP1CONbits.CCP2M = 0b1110; // 使用 Timer2
CCP1CONbits.CCP2EN = 1; // 启用比较器 1A
CCP1CONbits.CCP2M = 0b1110; // 使用 Timer2
CCP1CONbits.CCP2EN = 1; // 启用比较器 1B
// 配置死区时间
CCP1CONbits.CCP2DC = 0b0010; // 设置死区时间为 10 个时钟周期
}
// 配置 RB1 和 RB2 为 PWM 信号的输出引脚
void configureOutputPins(void) {
TRISBbits.TRISB1 = 0; // 设置 RB1 为输出
ANSELBbits.ANSB1 = 0; // 关闭 RB1 的模拟功能
CCP1AS = 0b0011; // 设置 RB1 为 PWM 输出
TRISBbits.TRISB2 = 0; // 设置 RB2 为输出
ANSELBbits.ANSB2 = 0; // 关闭 RB2 的模拟功能
CCP1BS = 0b0011; // 设置 RB2 为 PWM 输出
}
// 调整比较器 1A 和 1B 的占空比
void setPWM Duties(uint16_t duty1, uint16_t duty2) {
CCPR1L = duty1; // 设置比较器 1A 的比较值
CCPR1H = duty2; // 设置比较器 1B 的比较值
}
int main(void) {
// 初始化系统
SYSTEM_Init();
// 配置定时器 2
configureTimer2();
// 配置比较器 1A 和 1B
configureComparators();
// 配置输出引脚
configureOutputPins();
// 主循环
while (1) {
// 逐渐增加占空比
for (uint16_t duty1 = 0, duty2 = 0; duty1 <= 999 && duty2 <= 999; duty1 += 10, duty2 += 20) {
setPWM Duties(duty1, duty2);
__delay32(10000); // 延时
}
// 逐渐减少占空比
for (uint16_t duty1 = 999, duty2 = 999; duty1 >= 0 && duty2 >= 0; duty1 -= 10, duty2 -= 20) {
setPWM Duties(duty1, duty2);
__delay32(10000); // 延时
}
}
}
PWM 信号的相位控制
相位控制是在多通道 PWM 信号中调整各个通道信号之间的相位差，以实现特定的控制效果。例如，在三相电机控制中，调整相位差可以优化电机的性能。以下是一个配置相位控制的示例：
// 配置定时器 2 生成 PWM 信号
void configureTimer2(void) {
T2CONbits.T2CKPS = 0b00; // 1:1 预分频
T2CONbits.T2OUTPS = 0b0000; // 1:1 输出分频
PR2 = 999; // 周期为 1000 个时钟周期
T2CONbits.TON = 1; // 启动定时器 2
IEC0bits.T2IE = 1; // 使能定时器 2 中断
IFS0bits.T2IF = 0; // 清除定时器 2 中断标志
}
// 配置比较器 1A、1B 和 1C 生成带有相位控制的 PWM 信号
void configureComparators(void) {
CCP1AS = 0b0011; // PWM 模式
CCP1BS = 0b0011; // PWM 模式
CCP1CS = 0b0011; // PWM 模式
CCPR1L = 300; // 初始占空比为 30%
CCPR1H = 600; // 初始占空比为 60%
CCPR1E = 900; // 初始占空比为 90%
CCP1CONbits.CCP2M = 0b1110; // 使用 Timer2
CCP1CONbits.CCP2EN = 1; // 启用比较器 1A
CCP1CONbits.CCP2M = 0b1110; // 使用 Timer2
CCP1CONbits.CCP2EN = 1; // 启用比较器 1B
CCP1CONbits.CCP2M = 0b1110; // 使用 Timer2
CCP1CONbits.CCP2EN = 1; // 启用比较器 1C
// 配置相位控制
CCP1CONbits.CCP2PS = 0b0010; // 设置相位偏移为 10 个时钟周期
}
// 配置 RB1、RB2 和 RB3 为 PWM 信号的输出引脚
void configureOutputPins(void) {
TRISBbits.TRISB1 = 0; // 设置 RB1 为输出
ANSELBbits.ANSB1 = 0; // 关闭 RB1 的模拟功能
CCP1AS = 0b0011; // 设置 RB1 为 PWM 输出
TRISBbits.TRISB2 = 0; // 设置 RB2 为输出
ANSELBbits.ANSB2 = 0; // 关闭 RB2 的模拟功能
CCP1BS = 0b0011; // 设置 RB2 为 PWM 输出
TRISBbits.TRISB3 = 0; // 设置 RB3 为输出
ANSELBbits.ANSB3 = 0; // 关闭 RB3 的模拟功能
CCP1CS = 0b0011; // 设置 RB3 为 PWM 输出
}
// 调整比较器 1A、1B 和 1C 的占空比
void setPWM Duties(uint16_t duty1, uint16_t duty2, uint16_t duty3) {
CCPR1L = duty1; // 设置比较器 1A 的比较值
CCPR1H = duty2; // 设置比较器 1B 的比较值
CCPR1E = duty3; // 设置比较器 1C 的比较值
}
int main(void) {
// 初始化系统
SYSTEM_Init();
// 配置定时器 2
configureTimer2();
// 配置比较器 1A、1B 和 1C
configureComparators();
// 配置输出引脚
configureOutputPins();
// 主循环
while (1) {
// 逐渐增加占空比
for (uint16_t duty1 = 0, duty2 = 0, duty3 = 0; duty1 <= 999 && duty2 <= 999 && duty3 <= 999; duty1 += 10, duty2 += 20, duty3 += 30) {
setPWM Duties(duty1, duty2, duty3);
__delay32(10000); // 延时
}
// 逐渐减少占空比
for (uint16_t duty1 = 999, duty2 = 999, duty3 = 999; duty1 >= 0 && duty2 >= 0 && duty3 >= 0; duty1 -= 10, duty2 -= 20, duty3 -= 30) {
setPWM Duties(duty1, duty2, duty3);
__delay32(10000); // 延时
}
}
}
PWM 信号的故障保护
在某些应用中，需要在检测到故障时立即关闭 PWM 信号，以防止设备损坏。PIC24 系列单片机提供了故障保护功能，可以实现这一需求。以下是一个配置故障保护的示例：
// 配置定时器 2 生成 PWM 信号
void configureTimer2(void) {
T2CONbits.T2CKPS = 0b00; // 1:1 预分频
T2CONbits.T2OUTPS = 0b0000; // 1:1 输出分频
PR2 = 999; // 周期为 1000 个时钟周期
T2CONbits.TON = 1; // 启动定时器 2
IEC0bits.T2IE = 1; // 使能定时器 2 中断
IFS0bits.T2IF = 0; // 清除定时器 2 中断标志
}
// 配置比较器 1A 生成 PWM 信号并启用故障保护
void configureComparator1A(void) {
CCP1AS = 0b0011; // PWM 模式
CCPR1L = 500; // 初始占空比为 50%
CCP1CONbits.CCP2M = 0b1110; // 使用 Timer2
CCP1CONbits.CCP2EN = 1; // 启用比较器 1A
// 配置故障保护
CCP1CONbits.CCP2FLT = 1; // 启用故障保护
CCP1CONbits.CCP2FLTA = 0b00; // 故障信号源选择为外部故障引脚
}
// 配置 RB1 为 PWM 信号的输出引脚
void configureOutputPin(void) {
TRISBbits.TRISB1 = 0; // 设置 RB1 为输出
ANSELBbits.ANSB1 = 0; // 关闭 RB1 的模拟功能
CCP1AS = 0b0011; // 设置 RB1 为 PWM 输出
}
// 配置故障保护引脚
void configureFaultPin(void) {
TRISBbits.TRISB0 = 1; // 设置 RB0 为输入
ANSELBbits.ANSB0 = 0; // 关闭 RB0 的模拟功能
}
// 调整 PWM 信号的占空比
void setPWM Duty(uint16_t duty) {
CCPR1L = duty; // 设置比较器 1A 的比较值
}
int main(void) {
// 初始化系统
SYSTEM_Init();
// 配置定时器 2
configureTimer2();
// 配置比较器 1A
configureComparator1A();
// 配置输出引脚
configureOutputPin();
// 配置故障保护引脚
configureFaultPin();
// 主循环
while (1) {
// 逐渐增加占空比
for (uint16_t duty = 0; duty <= 999; duty += 10) {
setPWM Duty(duty);
__delay32(10000); // 延时
}
// 逐渐减少占空比
for (uint16_t duty = 999; duty >= 0; duty -= 10) {
setPWM Duty(duty);
__delay32(10000); // 延时
}
}
}
PWM 信号的调制
在某些应用中，可能需要对 PWM 信号进行调制，以实现更复杂的控制。例如，可以使用 PWM 信号来实现调频（FM）或调幅（AM）控制。调制技术可以用于通信、音频处理等领域。
调频（FM）控制
调频控制通过改变 PWM 信号的频率来传递信息。以下是一个配置调频控制的示例：
#include <p24FJ128GA010.h> // 包含 PIC24 的头文件
#include <xc.h>
// 配置定时器 2 生成 PWM 信号
void configureTimer2(void) {
T2CONbits.T2CKPS = 0b00; // 1:1 预分频
T2CONbits.T2OUTPS = 0b0000; // 1:1 输出分频
PR2 = 999; // 周期为 1000 个时钟周期
T2CONbits.TON = 1; // 启动定时器 2
IEC0bits.T2IE = 1; // 使能定时器 2 中断
IFS0bits.T2IF = 0; // 清除定时器 2 中断标志
}
// 配置比较器 1A 生成 PWM 信号
void configureComparator1A(void) {
CCP1AS = 0b0011; // PWM 模式
CCPR1L = 500; // 初始占空比为 50%
CCP1CONbits.CCP2M = 0b1110; // 使用 Timer2
CCP1CONbits.CCP2EN = 1; // 启用比较器 1A
}
// 配置 RB1 为 PWM 信号的输出引脚
void configureOutputPin(void) {
TRISBbits.TRISB1 = 0; // 设置 RB1 为输出
ANSELBbits.ANSB1 = 0; // 关闭 RB1 的模拟功能
CCP1AS = 0b0011; // 设置 RB1 为 PWM 输出
}
// 调整 PWM 信号的频率
void setPWM Frequency(uint16_t period) {
PR2 = period; // 设置定时器 2 的周期寄存器
}
// 调整 PWM 信号的占空比
void setPWM Duty(uint16_t duty) {
CCPR1L = duty; // 设置比较器 1A 的比较值
}
int main(void) {
// 初始化系统
SYSTEM_Init();
// 配置定时器 2
configureTimer2();
// 配置比较器 1A
configureComparator1A();
// 配置输出引脚
configureOutputPin();
// 主循环
while (1) {
// 调频控制
for (uint16_t period = 500; period <= 1500; period += 10) {
setPWM Frequency(period);
__delay32(10000); // 延时
}
for (uint16_t period = 1500; period >= 500; period -= 10) {
setPWM Frequency(period);
__delay32(10000); // 延时
}
}
}
调幅（AM）控制
调幅控制通过改变 PWM 信号的占空比来传递信息。以下是一个配置调幅控制的示例：
#include <p24FJ128GA010.h> // 包含 PIC24 的头文件
#include <xc.h>
// 配置定时器 2 生成 PWM 信号
void configureTimer2(void) {
T2CONbits.T2CKPS = 0b00; // 1:1 预分频
T2CONbits.T2OUTPS = 0b0000; // 1:1 输出分频
PR2 = 999; // 周期为 1000 个时钟周期
T2CONbits.TON = 1; // 启动定时器 2
IEC0bits.T2IE = 1; // 使能定时器 2 中断
IFS0bits.T2IF = 0; // 清除定时器 2 中断标志
}
// 配置比较器 1A 生成 PWM 信号
void configureComparator1A(void) {
CCP1AS = 0b0011; // PWM 模式
CCPR1L = 500; // 初始占空比为 50%
CCP1CONbits.CCP2M = 0b1110; // 使用 Timer2
CCP1CONbits.CCP2EN = 1; // 启用比较器 1A
}
// 配置 RB1 为 PWM 信号的输出引脚
void configureOutputPin(void) {
TRISBbits.TRISB1 = 0; // 设置 RB1 为输出
ANSELBbits.ANSB1 = 0; // 关闭 RB1 的模拟功能
CCP1AS = 0b0011; // 设置 RB1 为 PWM 输出
}
// 调整 PWM 信号的占空比
void setPWM Duty(uint16_t duty) {
CCPR1L = duty; // 设置比较器 1A 的比较值
}
int main(void) {
// 初始化系统
SYSTEM_Init();
// 配置定时器 2
configureTimer2();
// 配置比较器 1A
configureComparator1A();
// 配置输出引脚
configureOutputPin();
// 主循环
while (1) {
// 调幅控制
for (uint16_t duty = 0; duty <= 1000; duty += 10) {
setPWM Duty(duty);
__delay32(10000); // 延时
}
for (uint16_t duty = 1000; duty >= 0; duty -= 10) {
setPWM Duty(duty);
__delay32(10000); // 延时
}
}
}
PWM 信号的调制综合应用
在实际应用中，调制技术可以结合使用，以实现更复杂的控制效果。以下是一个结合调频和调幅控制的示例：
#include <p24FJ128GA010.h> // 包含 PIC24 的头文件
#include <xc.h>
// 配置定时器 2 生成 PWM 信号
void configureTimer2(void) {
T2CONbits.T2CKPS = 0b00; // 1:1 预分频
T2CONbits.T2OUTPS = 0b0000; // 1:1 输出分频
PR2 = 999; // 周期为 1000 个时钟周期
T2CONbits.TON = 1; // 启动定时器 2
IEC0bits.T2IE = 1; // 使能定时器 2 中断
IFS0bits.T2IF = 0; // 清除定时器 2 中断标志
}
// 配置比较器 1A 生成 PWM 信号
void configureComparator1A(void) {
CCP1AS = 0b0011; // PWM 模式
CCPR1L = 500; // 初始占空比为 50%
CCP1CONbits.CCP2M = 0b1110; // 使用 Timer2
CCP1CONbits.CCP2EN = 1; // 启用比较器 1A
}
// 配置 RB1 为 PWM 信号的输出引脚
void configureOutputPin(void) {
TRISBbits.TRISB1 = 0; // 设置 RB1 为输出
ANSELBbits.ANSB1 = 0; // 关闭 RB1 的模拟功能
CCP1AS = 0b0011; // 设置 RB1 为 PWM 输出
}
// 调整 PWM 信号的频率
void setPWM Frequency(uint16_t period) {
PR2 = period; // 设置定时器 2 的周期寄存器
}
// 调整 PWM 信号的占空比
void setPWM Duty(uint16_t duty) {
CCPR1L = duty; // 设置比较器 1A 的比较值
}
int main(void) {
// 初始化系统
SYSTEM_Init();
// 配置定时器 2
configureTimer2();
// 配置比较器 1A
configureComparator1A();
// 配置输出引脚
configureOutputPin();
// 主循环
while (1) {
// 调频和调幅控制
for (uint16_t period = 500, duty = 0; period <= 1500 && duty <= 1000; period += 10, duty += 10) {
setPWM Frequency(period);
setPWM Duty(duty);
__delay32(10000); // 延时
}
for (uint16_t period = 1500, duty = 1000; period >= 500 && duty >= 0; period -= 10, duty -= 10) {
setPWM Frequency(period);
setPWM Duty(duty);
__delay32(10000); // 延时
}
}
}
总结
通过上述示例，我们可以看到 PIC24 系列单片机的 PWM 模块功能强大且灵活，可以实现多种控制需求。无论是简单的亮度调节、电机速度控制，还是复杂的多通道同步、死区时间、相位控制和调制应用，PIC24 都能轻松应对。通过合理配置定时器、比较器和输出引脚，可以生成具有不同频率和占空比的 PWM 信号，满足各种应用场合的需求。
希望这些示例能帮助你更好地理解和应用 PIC24 的 PWM 功能。如果你有任何疑问或需要进一步的帮助，请随时查阅相关的技术文档或联系技术支持。
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