原標(biāo)題：利用單片機(jī)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)信號(hào)采樣和PWM控制

利用單片機(jī)（Microcontroller Unit, MCU）的定時(shí)器功能，我們可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采樣和PWM（Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制）控制。這兩個(gè)功能在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中非常常見(jiàn)，尤其是在需要精確時(shí)間控制和模擬信號(hào)處理的場(chǎng)合。

信號(hào)采樣

信號(hào)采樣是指從連續(xù)時(shí)間信號(hào)中提取離散樣本的過(guò)程。在單片機(jī)中，可以利用定時(shí)器的中斷功能來(lái)周期性地觸發(fā)采樣操作。

1. 配置定時(shí)器：

• 設(shè)置定時(shí)器的計(jì)數(shù)頻率和計(jì)數(shù)周期，以確保每次中斷觸發(fā)的時(shí)間間隔（即采樣周期）符合采樣定理的要求（通常采樣頻率應(yīng)高于信號(hào)最高頻率的兩倍）。

• 配置中斷服務(wù)程序（ISR），在每次定時(shí)器中斷時(shí)執(zhí)行采樣操作。

2. 啟動(dòng)ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）：

• 如果信號(hào)是模擬的，需要在定時(shí)器中斷服務(wù)程序中啟動(dòng)ADC進(jìn)行采樣。

• 等待ADC轉(zhuǎn)換完成，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。

3. 存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)：

• 將采樣得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)組中，或立即進(jìn)行處理（如濾波、計(jì)算平均值等）。

PWM控制

PWM控制是一種通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)調(diào)節(jié)平均輸出電壓或電流的技術(shù)。單片機(jī)通常具有PWM輸出功能，可以直接配置定時(shí)器和相關(guān)寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1. 配置PWM模塊：

• 選擇一個(gè)定時(shí)器作為PWM模塊的基礎(chǔ)時(shí)鐘源。

• 設(shè)置PWM的輸出頻率和占空比。占空比是指PWM高電平（或低電平）時(shí)間占整個(gè)周期的比例。

• 配置PWM輸出引腳的模式（如推挽輸出、開(kāi)漏輸出等）。

2. 啟動(dòng)PWM輸出：

• 根據(jù)需要設(shè)置PWM模塊的使能位，啟動(dòng)PWM輸出。

3. 動(dòng)態(tài)調(diào)整占空比：

• 如果需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整PWM輸出的平均電壓或電流，可以在程序中實(shí)時(shí)修改占空比。這可以通過(guò)直接修改定時(shí)器的相關(guān)寄存器或使用單片機(jī)提供的PWM庫(kù)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

示例代碼（偽代碼）

以下是一個(gè)簡(jiǎn)化的示例代碼，展示了如何配置單片機(jī)的定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)采樣和PWM控制。請(qǐng)注意，這里的代碼是偽代碼，具體實(shí)現(xiàn)會(huì)根據(jù)單片機(jī)的型號(hào)和開(kāi)發(fā)環(huán)境有所不同。

c復(fù)制代碼

// 假設(shè)使用的是一個(gè)具有定時(shí)器Timer0和ADC模塊的單片機(jī)



void Timer0_ISR(void) {

// 信號(hào)采樣

if (ADC_Conversion_Ready()) {

uint16_t sample = ADC_Read_Result();

// 存儲(chǔ)或處理采樣數(shù)據(jù)

Store_Sample(sample);

}



// PWM占空比調(diào)整（示例：基于某種算法或外部輸入）

uint8_t new_duty_cycle = Calculate_New_Duty_Cycle();

Set_PWM_Duty_Cycle(Timer0, new_duty_cycle);

}



void Init_System(void) {

// 配置定時(shí)器Timer0為中斷模式，設(shè)置中斷周期（采樣周期）

Configure_Timer0_Interrupt(SAMPLE_PERIOD);



// 配置ADC模塊，包括輸入通道、采樣速率等

Configure_ADC();



// 配置PWM模塊，包括輸出頻率、初始占空比等

Configure_PWM(Timer0, PWM_FREQUENCY, INITIAL_DUTY_CYCLE);



// 啟動(dòng)ADC和PWM模塊

Start_ADC();

Start_PWM();



// 使能定時(shí)器中斷

Enable_Timer0_Interrupt();

}



int main(void) {

Init_System();



// 主循環(huán)，處理其他任務(wù)

while (1) {

// ...

}

}

在這個(gè)示例中，Timer0_ISR是定時(shí)器中斷服務(wù)程序，用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)采樣和PWM占空比的動(dòng)態(tài)調(diào)整。Init_System函數(shù)用于初始化系統(tǒng)，包括配置定時(shí)器、ADC和PWM模塊，并啟動(dòng)它們。main函數(shù)是程序的入口點(diǎn)，它調(diào)用Init_System來(lái)初始化系統(tǒng)，然后進(jìn)入主循環(huán)處理其他任務(wù)。

請(qǐng)注意，實(shí)際的代碼實(shí)現(xiàn)需要根據(jù)具體的單片機(jī)型號(hào)和開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行調(diào)整。此外，還需要考慮一些額外的因素，如中斷優(yōu)先級(jí)、硬件資源分配等。