一个定时器生成多路PWM波形的原理和方法

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在很多工程应用中，需要使用到PWM波(脉宽调制)，例如电机调速、温度控制调整功率等。本文讲述怎么利用单片机的一个定时器生成多路PWM波形。

一般的，PWM的周期t1是一个固定值，如1ms,10ms,100ms等，在一个周期中包含了高电平t2和低电平t3，它们的关系是t2+t3=t1。改变一个周期中高电平的时间，就能达到速度或者功率调整的目的。PWM适用于高速开关器件的控制，不适合于继电器等低速开关元件的控制，因为继电器等低速元件达不到如此快的开关速度。

PWM控制的关键是控制改变PWM的高电平时间t2，这个时间在其他子程序中由控制算法中进行修改，如PID控制算法。

图 1

在微处理器，如单片机中，实现一个定时器生成多路PWM的方法如下。

首先来看看用一个定时器实现一路PWM输出的方法：
>>定义一个时间基准刻度t，这个也是计时器中断周期，一般在程序中t不改变。PWM的周期、高低电平时间由若干个基准时间t组成；
>>定义一个全局计时变量n，n表示这段时间经过了多少个基准时间t；
>>定义一个全局计时变量n1，n1表示一个PWM的周期包含多少个基准时间t，n1=t1/t。一般在程序中n1,t1不改变。
>>定义一个全局计时变量n2，n2表示一个PWM周期中高电平包含多少个基准时间t，n2=t2/t。由于高电平的时间受其他算法控制改变的，n2也是随时在改变。

程序的流程如下：
①初始化定时器，定时器中断时间设置为t，如设置t为1ms或其他；
②初始化变量：n=0;//计时变量n清零
n1=t1/t;//一个PWM的周期t1包含了多少个基准时间t.
//假如设PWM周期为100ms，则n1=100；
                  n2=t2/t;//计算一个PWM中高电平时间t2由多少个基准时间//t组成。t2由其他控制算法改变。
③
开始计时，打开定时器中断。定时器中断程序中n++;
当n<n2&& n<n1时，IO口输出高电平；
当n>=n2&& n<n1时，IO口输出低电平；
当n>n1时，返回步骤①进行下一个周期的PWM.

程序流程图如下：

图2

如果在同一个定时器中需要多路PWM，再定义多组类似的变量，按照图2 中流程处理即可。