來(lái)源：《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》

摘要：介紹一種新型pwm輸出的方式。它是用89c51作為主控部分，用8254-2可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)1hz～3khz步進(jìn)式pwm的輸出；具有分辨率高、反應(yīng)速度快及占用cpu時(shí)間少的優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：8254-2 89c51 脈寬調(diào)制（pwm） 分辨率 引言 脈寬調(diào)制（pwm）技術(shù)最初是在無(wú)線電技術(shù)中用于信號(hào)的調(diào)制，后來(lái)在電機(jī)調(diào)速中得到了很好的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)中要求輸出pwm從1hz～3khz步進(jìn)式遞增，單步為1hz。由于89c51的時(shí)鐘最大能取24mhz，單指令周期為0.5μs，計(jì)數(shù)頻率為×10 6hz。當(dāng)輸出2999hz和3000hz時(shí)，若采用89c51內(nèi)部計(jì)數(shù)器來(lái)計(jì)數(shù)，根本無(wú)法區(qū)別。因?yàn)橛?jì)數(shù)頻率為2mhz，單指令周期0.5μs，而要輸出2999hz時(shí)，計(jì)數(shù)應(yīng)為666.889；輸出3000hz時(shí)，計(jì)數(shù)誚為666.887。因此在本設(shè)計(jì)中，采用外部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8254-2。因?yàn)?254-2最高計(jì)數(shù)頻率可達(dá)10mhz，能滿足以上設(shè)計(jì)的要求，另外采用8254-2的工作方式3可輸出方波。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8254-2以方式3工作時(shí)，在計(jì)數(shù)的過(guò)程中輸出有一半時(shí)間為高，另一半時(shí)間為低。所以，若計(jì)數(shù)值為n，則其輸出在前n/2時(shí)可輸出高電平，后n/2時(shí)可輸出低電平，不需要用軟件來(lái)控制高低電平的轉(zhuǎn)換，但8254-2計(jì)數(shù)范圍有一定的限制，在采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)，范圍為0000～9999，最大計(jì)數(shù)為10 000。此外，為了使分辨率達(dá)到要求，還需要考慮程序指令所占用的時(shí)間，尤其是在輸出高頻時(shí)，分辨率尤為重要。

1 硬件設(shè)計(jì) 1.1 8254可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器[1]簡(jiǎn)介 intel公司的8254是8253的改進(jìn)型，操作方式及引腳與8253完全相同。它的改進(jìn)主要反映在2方面：①8254的計(jì)數(shù)頻率更高，可由直流至6mhz；8254-2可高達(dá)10mhz。②8254多個(gè)1個(gè)讀回命令（寫至控制器的寄存器），其格式如圖1所示。 這個(gè)命令可以令3個(gè)通道的計(jì)數(shù)器都鎖存（8253要3個(gè)通道的計(jì)數(shù)值都鎖存，需寫入3個(gè)命令）。另外，8254中的每個(gè)計(jì)數(shù)器都有1個(gè)狀態(tài)字可由讀回命令令其鎖存，然后由cpu讀取。狀態(tài)字的格式如圖2所示。其中d5～d0即為寫入此通道的控制字的相應(yīng)部分。d7反映了該計(jì)數(shù)器的輸出引腳。輸出（out）為高電平，d7=1；輸出為低電平，d7=0。d6反映時(shí)間常數(shù)寄存器中的計(jì)數(shù)值是否已經(jīng)寫入了計(jì)數(shù)單元中。當(dāng)向通道寫入控制字以及計(jì)數(shù)值后，狀態(tài)字節(jié)中的d6=1；只有當(dāng)計(jì)數(shù)值寫入計(jì)數(shù)單元后，d6=0。 本設(shè)計(jì)選擇8254-2的方式3工作。方式3是一種方波速率發(fā)生器。在這種方式中，當(dāng)cpu設(shè)置控制字后，輸出將為高，在寫完計(jì)數(shù)值后就自動(dòng)開始計(jì)數(shù)，輸出保持為高；當(dāng)計(jì)數(shù)到一半計(jì)數(shù)值時(shí)，輸出變?yōu)榈�，直至�?jì)數(shù)到0，輸出又變高，重新開始計(jì)數(shù)。若在計(jì)數(shù)期間寫入個(gè)新的計(jì)數(shù)值，并不影響現(xiàn)行的計(jì)數(shù)過(guò)程。但是若在方波半周期結(jié)束前和新計(jì)數(shù)值寫入后收到gate脈沖，計(jì)數(shù)器將在下一個(gè)clk脈沖時(shí)裝入新的計(jì)數(shù)值并以這個(gè)計(jì)數(shù)值開始計(jì)數(shù)。否則，新的計(jì)數(shù)值將在現(xiàn)行半周期結(jié)束時(shí)裝入計(jì)數(shù)器。

1.2 pwm輸出的硬件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)選用可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8254-2，其最高計(jì)數(shù)頻率可達(dá)10mhz；充分利用8254-2的3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，采取頻率的分頻輸出，并且不需要外部的信號(hào)源輸入，硬件電路簡(jiǎn)化；通過(guò)軟件的處理可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)（1hz～3khz）pwm波的輸出。本設(shè)計(jì)中將要輸出的pwm波分為3段，分別由8254-2中的3個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器輸出，門控由p2.2、p2.3、p2.4分別加以控制。在1～20hz的輸出時(shí)，采用定時(shí)