Arduino与Proteus仿真实例-使用计时器实现PWM仿真

使用计时器实现PWM仿真

1、什么是PWM

PWM(Pulse Width Modulation)称为脉冲宽度调制。PWM 是一种根据给定频率和占空比振荡的数字（即方波）信号。

• 频率（以赫兹表示）描述了输出脉冲重复的频率。
• 周期是每个周期所花费的时间，是频率的倒数。
• 占空比（以百分比表示）描述了该频率窗口内的脉冲宽度。

PWM使用矩形脉冲波，其脉宽被调制导致波形平均值的变化。 如果我们考虑一个脉冲波形

f

(

t

)

{f(t)}

f(t)，周期为

T

T

T，低值

y

m

i

n

{y_{min}}

ymin​，高值

y

m

a

x

{y_{max}}

ymax​和占空比

D

D

D，如下图所示，波形的平均值为：

生成的波形如下图所示：

由于

f

(

t

)

f(t)

f(t)是一个脉冲波，因此

y

m

a

x

y_{max}

ymax​的取值范围为

0

<

t

<

D

×

T

0 < t < D \times T

0<t<D×T,

y

m

i

n

y_{min}

ymin​的取值范围为

D

×

T

<

t

<

T

D \times T < t < T

D×T<t<T,上面的表达式可以推导为：

因此，信号的的平均值

y

\over{y}

y​直接取决于占空比

D

D

D。那么占空比D如何计算呢？

假设一个脉冲周期由一个 ON 周期 (5V) 和一个 OFF 周期 (0V) 组成。 信号在一段时间内开启的部分称为占空比，即该频率窗口内的脉冲宽度。

例如，一个周期为 10ms 的脉冲将保持 ON（高）2ms。因此，占空比将为：




D

2


m


s


/


10


m


s

20

D = 2ms / 10ms = 20%

D=2ms/10ms=20

通过 PWM 技术，我们可以使用 ON-OFF 信号来控制输送到负载的功率。 PWM 信号可用于控制直流电机的速度和改变 LED 的亮度。不同占空比的脉宽调制信号如下图所示:

Arduino可以提供05v范围的信号，通过analogWrite(pin, value)函数实现，其中 参数value为占空比，其取值范围为0255,对应的电压范围为0-5V 。

Arduino UNO提供了6个PWM端口，如下图所示：

Timer output	Arduino output	Chip pin	Pin name
OC0A	6	12	PD6
OC0B	5	11	PD5
OC1A	9	15	PB1
OC1B	10	16	PB2
OC2A	11	17	PB3
OC2B	3	5	PD3

2、仿真电路原理图

3、仿真代码实现

int x, y;
int steps = 1023;
int inc = 102;

void setup(){ 

  cli();  
  TCCR1A = B10100010;
  TCCR1B = B00011001;
  ICR1 = steps;
  sei(); 
  
  pinMode(10,OUTPUT);  
  x = steps;
  y = 0;
} 

void loop(){
  x += inc;
  if (x > steps) x = 0;
  y -= inc;
  if (y < 0) y = steps;
  
  OCR1A = x;
  OCR1B = y;
  
  delay (50);    
}

4、仿真结果

文章来源: https://iotsmart.blog.csdn.net/article/details/120842114