AVR使用范例--定时器实现PWM功能

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脉宽调制PWM是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的，除了PWM型，还有PFM型和PWM、PFM混合型。脉宽宽度调制式（PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。
通俗的说PWM就是波形，波形的波峰以波谷的比例关系成为占空比，我们可以通过PWM控制电机，音量控制，模拟控制等。
AVR单片机的定时器可以轻松实现PWM功能。mega16和mega32的timer0是和timer2都具有PWM功能，timer0和timer2都为8位定时器。timer2为异步操作定时器，在操作过程中要等待寄存器状态更改完成。详情参看数据手册：8位有pwm操作的异步操作定时器timer2。
下图设定使用timer0来实现PWM功能。PWM电机控制：访问AVR与L298进行直流电机控制。



OC0 output mode 设定了pwm输出控制选择：正常的端口操作，不与OC0 相连接， 比较匹配发生时OC0 取反， 比较匹配发生时OC0 清零， 比较匹配发生时OC0 置位。
Waveform mode设定了波形产生模式：比较匹配输出模式，快速PWM 模式，相位修正PWM 模式。更详细的内容请参看数据手册。
看看程序代码：下载相关文件

//ICC-AVR application builder : 2006-11-25 0:15:12 // Target : M16 // Crystal: 7.3728Mhz  #include  #include   void port_init(void) {  PORTA = 0x00;  DDRA  = 0x00;  DDRB  = 0x08; //PB3为PWM输出，非常重要，否则无法输出波形  DDRB  = 0x00;  PORTC = 0x00; //m103 output only  DDRC  = 0x00;  PORTD = 0x00;  DDRD  = 0x00; }  //TIMER0 initialize - prescale:64 // WGM: Normal // desired value: 1KHz // actual value:  1.002KHz (0.2%) void timer0_init(void) {  TCCR0 = 0x00; //stop  TCNT0 = 0x8D; //set count /*TCNT0*/  OCR0  = 0x73;  //set compare /*OCR0*/  TCCR0 = 0x23; //start timer /*TCCR0*/ }  #pragma interrupt_handler timer0_comp_isr:20 void timer0_comp_isr(void) {  //compare occured TCNT0=OCR0 }  #pragma interrupt_handler timer0_ovf_isr:10 void timer0_ovf_isr(void) {  TCNT0 = 0x8D; //reload counter value }  //call this routine to initialize all peripherals void init_devices(void) {  //stop errant interrupts until set up  CLI(); //disable all interrupts  port_init();  timer0_init();   MCUCR = 0x00;  GICR  = 0x00;  TIMSK = 0x03; //timer interrupt sources /*TIMSK*/  SEI(); //re-enable interrupts  //all peripherals are now initialized }  void main(void) /*加上这些，程序就可以运行了。*/ {  init_devices();  while(1)  ; }

程序运行效果：



波形从PB3输出：



看看几个关键的寄存器的意义：

TCNT0：定时器计数值，定时过程中不断增大，溢出后重新置数，开始下一轮。

OCR0：定时器比较的值，当TCNT0 ＝OCR0时，会产生timer0_comp_isr中断。

TCCR0：控制timer0的寄存器，这里0x23代表的是：



波形产生模式为普通模式，比较匹配发生时OC0 清零，clkI/O/64 ( 来自预分频器)，详细内容请查看数据手册。

TIMSK：定时器中断选项，这里允许timer0比较中断，溢出中断。

预分频器：预分频器是独立运行的。也就是说，其操作独立于T/C 的时钟选择逻辑，且它由T/C1 与 T/C0 共享。由于预分频器不受T/C 时钟选择的影响，预分频器的状态需要包含预分频时钟 被用到何处这样的信息。一个典型的例子发生在定时器使能并由预分频器驱动(6 > CSn2:0 > 1)的时候：从计时器使能到第一次开始计数可能花费 1 到N+1个系统时钟周期， 其中N 等于预分频因子(8、64、256 或1024)。

PWM的工作流程：

初始化，定时器开始工作，TCNT0逐渐增大，在预分频这么多个时钟周期里变化一次。

输出比较寄存器包含一个8 位的数据，不间断地与计数器数值TCNT0 进行比较。匹配事件可以用来产生输出比较中断，或者用来在OC0 引脚上产生波形。

TCNT0溢出，溢出中断用于在OC0上产生波形，置位或者清零。

TCNT0复位，进行下一次定时操作。

PWM的占空比：
调节PWM的占空比，只需要用程序更改OCR0的值即可，根据不同的情况，可能是增加也可能是减小。注意：因为Timer2是异步控制器，使用Timer2时，调节OCR2需要等待寄存器更新完成才能进行其他操作。