51单片机输出频率为30KHz的PWM信号用于驱动半桥逆变电路的程序

时间: 2023-05-26 10:07:44 浏览: 25
以下是51单片机驱动半桥逆变电路的程序: #include <reg52.h> #include <intrins.h> sbit IR_1 = P1^0; sbit IR_2 = P1^1; void main() { unsigned int x; TMOD |= 0x01; //定时器0工作模式1 TH0 = 0xDC; //计时器初始值 TL0 = 0x00; ET0 = 1; //开定时器0中断 TR0 = 1; //启动定时器0 while(1) { for(x=0;x<=1000;x++) //PWM信号占空比,这里取50% { if(x<=500) { IR_1 = 1; IR_2 = 0; } else { IR_1 = 0; IR_2 = 0; } } } } void Timer0() interrupt 1 //定时器0中断服务程序 { TH0 = 0xDC; TL0 = 0x00; } 以上程序的原理是使用定时器0中断产生一个频率为30KHz的时钟信号,然后通过循环控制占空比为50%,将PWM信号输出到半桥逆变电路控制开关管,从而实现对输出信号的调节。具体实现中需要注意占空比与输出信号的关系,以及脉冲信号的相位与电路的配合。

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以下为51单片机输出频率为30KHz的PWM用于驱动半桥逆变电路的程序: c #include <reg52.h> // 引入51单片机的头文件 sbit A = P3^0; // 第1个开关管管脚接P3.0 sbit B = P3^1; // 第2个开关管管脚接P3.1 sbit PWM = P1^0; // PWM输出管脚接P1.0 void main() { unsigned int i; // 定义一个计数器 i TMOD = 0x01; // 设置定时器0为模式1 TH0 = 0xFC; // 设置定时器0的高字节为0xFC(计数器初值) TL0 = 0x66; // 设置定时器0的低字节为0x66(计数器初值) TR0 = 1; // 启动定时器0 while (1) { // 死循环开始 for (i = 0; i < 100; i++) { // PWM高电平部分 PWM = 1; // PWM输出高电平 if (i < 50) { // 第1个开关管控制 A = 1; B = 0; } else { // 第2个开关管控制 A = 0; B = 1; } while(!TF0); // 等待定时器0溢出 TF0=0; // 重置定时器0 } for (i = 0; i < 100; i++) { // PWM低电平部分 PWM = 0; // PWM输出低电平 A = 0; // 关闭两个开关管 B = 0; while(!TF0); // 等待定时器0溢出 TF0=0; // 重置定时器0 } } // 死循环结束 } 这段程序的思路如下: 1. 初始化定时器0为模式1,计数器初值为0xFC66,启动定时器0; 2. 进入死循环,在循环中分别执行高电平部分和低电平部分; 3. 在高电平部分中,PWM输出高电平,通过控制两个开关管将电压逆变,逆变后输出到负载中(负载不在本程序中); 4. 在低电平部分中,关闭两个开关管,PWM输出低电平。 上述程序可以通过调整循环计数值来改变PWM的占空比,从而控制输出电压的大小。
本题需要使用定时器和比较器两个模块来实现两路频率为30KHz的PWM信号。 具体步骤如下: 1.配置定时器,设置定时器时钟源和分频系数,使得定时器工作在PWM模式下,频率为30KHz。 2.配置比较器,设置比较器的参考电压和比较模式,使得比较器能够输出PWM信号。 3.编写程序,在主循环中不断更新比较器的占空比,分别控制两个PWM信号输出的占空比。 4.将PWM信号输出到半桥逆变电路中,实现对电机等负载的驱动控制。 具体代码如下(仅供参考): #include <reg51.h> #define Freq_30KHz 8000 // 定时器计数值,计算公式为(定时器时钟源 / (分频系数 * 目标频率)) void Timer_init() // 定时器初始化 { TMOD = 0x21; // 设置定时器1为模式2, 定时器0为模式1 TH1 = (65536 - Freq_30KHz) / 256; // 设定定时器1的计数初值,实现30KHz的频率 TL1 = (65536 - Freq_30KHz) % 256; // 同上 TH0 = TL0 = 0xFF; // 定时器0不需要计时,设定计数初值为0xFF TR1 = 1; // 启动定时器1 TR0 = 1; // 启动定时器0 } void PWM_init() // PWM信号输出初始化 { CCON = 0; // 禁用PCA计数器 CMOD = 0x02; // 设定PCA工作模式为时钟和定时器模式,比较器不工作 CCAPM0 = CCAPM1 = 0x42; // 设定比较器模式为PWM模式,并使能比较器输出 CCAP0L = CCAP1L = 0; // 设定初始占空比为0 CCAP0H = CCAP1H = Freq_30KHz / 2; // 设定目标占空比为50% CR = 1; // 启动比较器 } void main() { Timer_init(); // 初始化定时器 PWM_init(); // 初始化PWM信号输出 while(1) { CCAP0H = Freq_30KHz * (0.5 + 0.1 * sin(TL0)); // 更新第一路PWM信号的占空比,实现固定频率和变化占空比 CCAP1H = Freq_30KHz * (0.5 + 0.2 * sin(TL0 + 100)); // 更新第二路PWM信号的占空比,实现固定频率和变化占空比 } }
以下是51单片机输出两路频率为30KHz的PWM信号驱动半桥逆变电路的程序: c #include <reg52.h> // 8052头文件 // 定义端口 sbit IN1=P1^0; // IN1输出端口 sbit IN2=P1^1; // IN2输出端口 // 定义变量 unsigned char pwm_value = 0; // PWM占空比 // 定时器0中断服务程序(输出PWM信号) void timer0_isr(void) interrupt 1 { static unsigned char time_count = 0; // 定义计时器变量,计算T周期 if (time_count > pwm_value) //占空比控制 { IN1 = 0; IN2 = 0; } else { IN1 = 1; IN2 = 0; } time_count++; //计时器自增 if (time_count > 99) { time_count = 0; //计时器清零 } } void main() { TMOD = 0x01; // Timer0工作在模式1(16位定时器计数模式) TH0 = 0xFC; // Timer0初值为0xFC67,计数从这个数开始计 TL0 = 0x67; TR0 = 1; //开启定时器0 ET0 = 1; //允许定时器0中断 EA = 1; //允许中断 while (1) { pwm_value++; // 占空比自增 if (pwm_value > 99) { pwm_value = 0; // 占空比从0~99变化 } delay_ms(10); // 延时一定时间,更新占空比 } } void delay_ms(unsigned int ms) { unsigned int i, j; for (i = 0; i < ms; i++) { for (j = 0; j < 1141; j++); } // 拉长一段程序执行时间,相当于延时了一定的时间 } 这个程序使用定时器0中断来输出PWM信号,占空比以及频率由计时器计算和控制,可以通过修改占空比来控制输出波形的占空比从而控制半桥逆变电路的输出。这里利用了定时器的自动循环计数和中断机制,可以输出非常稳定的PWM信号。在示例程序中占空比每10ms更新一次,可以根据需要改变更新频率。在程序中必须定义一个延时函数,这里使用了一个比较简单的计时器延时方法,延时时间目测估算为10ms。需要根据具体情况调整延时时间。
由于51单片机内部没有可用的PWM模块,需要通过软件方式实现PWM信号的输出。以下是一种实现方式: 1. 设置定时器0为工作在模式1下,同时设置计数初值和重载值,使定时器0的溢出时间为所需的PWM周期(即33.3us)。 2. 在定时器0的中断服务函数中,设置一个计数器用于计数PWM的高电平时间,在计数器小于设定值时输出高电平,在计数器大于等于设定值时输出低电平。 3. 使用两个占空比不同的计数器,分别控制PWM信号的两路输出。 4. 将输出的PWM信号经过逻辑门控制半桥逆变电路的驱动信号。 以下是代码示例(使用12MHz的晶振,P1.0和P1.1分别连接到半桥逆变电路的驱动信号): c #include <reg52.h> #define PWM_PERIOD 100 // PWM周期(单位:定时器0溢出中断次数) #define PWM_DUTY1 30 // PWM1占空比(单位:百分之一) #define PWM_DUTY2 50 // PWM2占空比(单位:百分之一) unsigned char counter1 = 0; // PWM1计数器 unsigned char counter2 = 0; // PWM2计数器 void timer0_init(void) { TMOD &= 0xF0; // 设置定时器0为模式1 TH0 = (65536 - 12) / 256; // 设置计数初值(12为定时器0的中断发生频率) TL0 = (65536 - 12) % 256; TH1 = TH0; // 设置重载值 TL1 = TL0; ET0 = 1; // 允许定时器0中断 TR0 = 1; // 启动定时器0 } void timer0_isr(void) interrupt 1 { if (++counter1 <= PWM_DUTY1) { P1 |= (1 << 0); // 输出高电平 } else { P1 &= ~(1 << 0); // 输出低电平 } if (++counter2 <= PWM_DUTY2) { P1 |= (1 << 1); } else { P1 &= ~(1 << 1); } if (counter1 >= PWM_PERIOD) counter1 = 0; if (counter2 >= PWM_PERIOD) counter2 = 0; // 计数器满载时清零 } void main(void) { timer0_init(); EA = 1; // 开启全局中断 while (1); }
下面是一种简单的程序实现方法: C #include <STC15F2K60S2.H> // 定义PWM输出引脚 sbit PWM1 = P1^0; sbit PWM2 = P1^1; unsigned int duty1, duty2; // PWM占空比变量 unsigned char period; // PWM周期 void init_pwm() { // 定时器1初始化,设置 PWM 频率为 30KHz TMOD &= 0xF0; // 设置定时器1为模式0 TH1 = 0xF8; // 设置定时器1计数初值,需要注意 TH1 的高4位并未被清零,需手动清零 TL1 = 0xF8; // 设置定时器1计数初值 ET1 = 1; // 使能定时器1中断 TR1 = 1; // 启动定时器1 // PWM引脚初始化,使其为推挽输出 P1M0 &= ~0x03; P1M1 |= 0x03; } void set_pwm_duty(unsigned char channel, unsigned int duty) { // 设置 PWM 占空比 if (duty > period) duty = period; // 占空比不能超过周期 if (channel == 1) { duty1 = duty; PWM1 = 1; // 让PWM引脚保持高电平 } else if (channel == 2) { duty2 = duty; PWM2 = 1; // 让PWM引脚保持高电平 } } void set_pwm_period(unsigned char p) { // 设置 PWM 周期 period = p; } void pwm_isr() interrupt 3 { // PWM 中断处理 static unsigned int cnt1 = 0, cnt2 = 0; if (cnt1 < duty1) { // 计数器小于占空比时输出高电平 PWM1 = 1; } else { // 否则输出低电平 PWM1 = 0; } if (cnt2 < duty2) { PWM2 = 1; } else { PWM2 = 0; } if (++cnt1 >= period) cnt1 = 0; // 计数器达到周期时清零 if (++cnt2 >= period) cnt2 = 0; } void main() { init_pwm(); set_pwm_period(33); // 周期为 33 set_pwm_duty(1, 10); // 第一个 PWM 引脚占空比为 30% set_pwm_duty(2, 20); // 第二个 PWM 引脚占空比为 60% while (1); } 说明: - 定义了 PWM1 和 PWM2 两个宏,分别表示 PWM 输出引脚。 - 定义了三个变量:duty1 和 duty2 表示两路 PWM 的占空比,period 表示 PWM 的周期。 - init_pwm() 函数用于初始化 PWM 引脚和定时器1,设置 PWM 频率为 30KHz。 - set_pwm_duty(unsigned char channel, unsigned int duty) 函数用于设置 PWM 占空比。channel 参数表示 PWM 输出的通道,取值为 1 或 2;duty 表示占空比,单位为百分之一。例如,如果要把占空比设置为 30%,则 duty 参数应该传入 3000。 - set_pwm_period(unsigned char p) 函数用于设置 PWM 周期。p 参数表示周期,单位为系统时钟周期数。例如,如果要设置周期为 33,那么 p 参数应该传入 33。 - pwm_isr() 函数是定时器1的中断处理函数,用于生成 PWM 信号。首先判断计数器是否小于占空比,如果是则输出高电平,否则输出低电平。计数器达到周期时,将计数器清零。 - 主程序中调用以上函数进行初始化和 PWM 设置,进入无限循环等待。
本程序是在STC89C51单片机上编写的,使用了中断方式产生PWM波形,并带有死区控制功能。 代码如下: c #include <reg52.h> #include <intrins.h> sbit INA=P2^0; //半桥逆变电路的控制信号 sbit INB=P2^1; unsigned int PWM_H=1000; //高电平时间 unsigned int PWM_L=1000; //低电平时间 unsigned int dead_time=300; //死区时间 unsigned int cnt=0; //计数器 void Timer0_Init() //定时器0初始化 { TMOD |= 0x01; //设置为模式1(16位定时器) TH0 = 0xFC; //重载初值 TL0 = 0x18; //重载初值 ET0 = 1; //允许定时器0中断 TR0 = 1; //启动定时器0 EA = 1; //开启总中断 } //定时器0中断服务函数 void Timer0_isr() interrupt 1 { TH0 = 0xFC; //重载初值 TL0 = 0x18; //重载初值 cnt++; if(cnt<=PWM_H) //输出高电平 { INA = 1; INB = 0; } else if(cnt<=PWM_H+dead_time) //死区时间 { INA = 0; INB = 0; } else if(cnt<=PWM_H+PWM_L+dead_time) //输出低电平 { INA = 0; INB = 1; } else //复位计数器 { cnt = 0; } } void main() { Timer0_Init(); while(1); } 具体实现方法是,在定时器中断函数中判断计数器的值,在不同的时间段内输出不同的控制信号,实现PWM波形带死区的输出。其中,定时器0的频率需要根据所需的PWM频率进行计算,并根据占空比等参数进行调整。 需要注意的是,在半桥逆变电路中,控制信号的输出需要切换到不同的GPIO口上,并配合输出信号的频率和占空比实现电压的控制。同时,需要在两路输出之间插入一定的时间间隔,避免两者同时导通,短路损坏电路。在本程序中,该时间间隔被定义为死区时间,可以根据具体应用需求进行调整。
由于单片机输出PWM涉及到比较器、计数器等硬件电路,因此需要指定单片机型号。以下是以STM32F103C8T6为例的程序。 #include "stm32f10x.h" void PWM_Init(void); int main(void) { PWM_Init(); while (1) { // 此处写需要执行的其他程序 } } void PWM_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; // 使能GPIOA和TIM2时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); // 配置PA0和PA1为TIM2_CH1和TIM2_CH2功能 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 配置TIM2计数器 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999; // 计数器到1000时清零(频率为72MHz/1000=72kHz) TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; // 不分频 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 不分频 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数 TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); // 配置TIM2_CH1和TIM2_CH2为PWM输出模式,频率为30kHz TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 500; // CCR值为500时,输出占空比50%(此处将占空比设为50%) TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure); TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 500; // CCR值为500时,输出占空比50%(此处将占空比设为50%) TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure); // 启动TIM2计数器 TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); } 接下来需要驱动DC-AC半桥逆变电路,具体如何驱动需要根据实际电路来确定,可以使用单片机的IO口输出信号,也可以使用驱动芯片进行驱动。此处省略将PWM信号输出至DC-AC半桥逆变电路的代码。

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