PWM参数测量仪的设计与制作

PWM参数测量仪的设计与制作PWM（PulseWidthModulation，脉宽调制）是利用微处理器的数字量输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，在测量、通信、功率控制与变换等诸多领域有着非常广泛的应用。笔者最近在一个项目中需要精确测量PWM信号的周期、频率、脉宽、占空比等参数，但由于普通数字频率计只有频率测量功能，无法满足需要；如果使用示波器进行测量，不仅操作麻烦而且测量结果不够直观。俗话说：“自己动手，丰衣足食。”于是笔者用PIC16F877A1.测量原理 PWM参数测量仪的设计思路和数字频率计类似，但除了周期和频率以外，PWM信号还有脉宽、占空比等参数，所以在数据处理和结果显示方面要比数字频率计复杂一些。本设计的硬件电路很简单，如图1所示。外部的频率信号从PIC16F877A图1.多功能数字频率计原理图PIC16F877APWM信号各项参数的测量以周期测频法为基础，原理如图2所示。把PIC16F877A//CCP1模块初始化程序如下：voidccp1_init(){ T1CON=0x00;//关闭TMR1振荡器 TMR1H=0;//清除TMR1计数值 TMR1L=0; CCPR1L=0;//清除CCPR1L寄存器 CCPR1H=0;//清除CCPR1H寄存器 CCP1CON=0x05;//设置CCP1捕捉1个脉冲的上升沿 CCP1IE=1;//CCP1中断允许 CCP1IF=0;//中断标志清零 PEIE=1;//外围中断允许 TRISC|=0x04;//设置RC2_CCP1为输入}//中断处理程序如下：voidinterruptISR(){ if(CCP1IE&&CCP1IF)//判断是否为CCP1中断 { CCP1IF=0;//CCP1中断标志清零 ccp1u.ccp1[0]=CCPR1L;//保存16bit计数值 ccp1u.ccp1[1]=CCPR1H; cp1data[n]=ccp1u.x;//存入数组 CCP1CON=CCP1CON^0x01;//捕捉相反跳变沿 n++; count_int--;//中断次数减一 }}注：完整源程序见本刊网站。通过捕捉到的这三个测量值，就可以计算出PWM信号的周期、频率、脉宽、占空比等参数。当PIC16F877A信号周期：T=(T3-T1)uS信号频率：F=1000000/T脉冲宽度：P=(T2-T1)uS占空比：R=P/T*100%在实际使用中，为了提高测量结果的准确性，可以重复测量多个周期的PWM信号参数，然后求出平均值作为最终的测量结果。需要特别注意的是，两次CCP中断发生的时间间隔必须大于一次中断服务的执行时间；否则，如果在中断服务程序执行过程中又发生CCP中断，那么测量结果就不正确。在实际应用中如果发现有上述状况的发生，则可以通过改变CCP1CON寄存器的设置值，使CCP1模块每4个脉冲上升沿或每16个脉冲上升沿捕捉一次，这样两次中断发生的时间间隔就会增大，如果还不能达到要求，则可以通过使用分频器对输入的脉冲信号进行分频处理后，再由CCP1引脚输入，这样就可以测量更高频率的PWM信号了。2.实测效果 该PWM参数测量仪的测量范围如下：输入信号电压：直流3.7V～5V；输入信号电流：<=20mA；信号频率范围：10Hz～50KHz；PIC16F877A单片机捕捉并计算出PWM信号的各项参数后，将在LCD1602字符液晶屏上依次显示周期T、频率F、脉宽P和占空比R。为了检测该测量仪的测量效果，用信号发生器产生一组频率为1KHz，占空比为50%的PWM信号，将该信号接到PIC16F综上所述，该PWM参数测量仪具有使用简单、测量速度快、分辨率高、显示信息量大的优点，在实际使用中取得了很好的效果。除了上面介绍的用来测量PWM信号的各项参数以外，还可以作为一个低频数字频率计来使用，用来测量低频晶振的