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用89C51和8254-2实际步进式PWM输出

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  摘要:介绍一种新型PWM输出的方式。它是用89C51作为主控部分,用8254-2可编程定时器/计数器来实现1Hz~3kHz步进式PWM的输出;具有分辨率高、反应速度快及占用CPU时间少的优点。
  关键词:8254-289C51脉宽调制(PWM)分辨率
  
  引言
  
  脉宽调制(PWM)技术最初是在无线电技术中用于信号的调制,后来在电机调速中得到了很好的应用。本设计中要求输出PWM从1Hz~3kHz步进式递增,单步为1Hz。由于89C51的时钟最大能取24MHz,单指令周期为0.5μs,计数频率为×106Hz。当输出2999Hz和3000Hz时,若采用89C51内部计数器来计数,根本无法区别。因为计数频率为2MHz,单指令周期0.5μs,而要输出2999Hz时,计数应为666.889;输出3000Hz时,计数诮为666.887。因此在本设计中,采用外部定时器/计数器8254-2。因为8254-2最高计数频率可达10MHz,能满足以上设计的要求,另外采用8254-2的工作方式3可输出方波。当定时器/计数器8254-2以方式3工作时,在计数的过程中输出有一半时间为高,另一半时间为低。所以,若计数值为N,则其输出在前N/2时可输出高电平,后N/2时可输出低电平,不需要用软件来控制高低电平的转换,但8254-2计数范围有一定的限制,在采用二进制计数时,范围为0000~9999,最大计数为10000。此外,为了使分辨率达到要求,还需要考虑程序指令所占用的时间,尤其是在输出高频时,分辨率尤为重要。
  
  1硬件设计
  
  1.18254可编程定时器/计数器[1]简介
  
  Intel公司的8254是8253的改进型,操作方式及引脚与8253完全相同。它的改进主要反映在2方面:①8254的计数频率更高,可由直流至6MHz;8254-2可高达10MHz。②8254多个1个读回命令(写至控制器的寄存器),其格式如图1所示。
  
  这个命令可以令3个通道的计数器都锁存(8253要3个通道的计数值都锁存,需写入3个命令)。另外,8254中的每个计数器都有1个状态字可由读回命令令其锁存,然后由CPU读取。状态字的格式如图2所示。其中D5~D0即为写入此通道的控制字的相应部分。D7反映了该计数器的输出引脚。输出(OUT)为高电平,D7=1;输出为低电平,D7=0。D6反映时间常数寄存器中的计数值是否已经写入了计数单元中。当向通道写入控制字以及计数值后,状态字节中的D6=1;只有当计数值写入计数单元后,D6=0。
  
  本设计选择8254-2的方式3工作。方式3是一种方波速率发生器。在这种方式中,当CPU设置控制字后,输出将为高,在写完计数值后就自动开始计数,输出保持为高;当计数到一半计数值时,输出变为低,直至计数到0,输出又变高,重新开始计数。若在计数期间写入个新的计数值,并不影响现行的计数过程。但是若在方波半周期结束前和新计数值写入后收到GATE脉冲,计数器将在下一个CLK脉冲时装入新的计数值并以这个计数值开始计数。否则,新的计数值将在现行半周期结束时装入计数器。
  
  1.2PWM输出的硬件设计
  
  本设计选用可编程定时器/计数器8254-2,其最高计数频率可达10MHz;充分利用8254-2的3个定时器/计数器,采取频率的分频输出,并

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