PWM控製方式廣泛應用於各種控製係統中
，但對脈衝寬度的調節一般采用硬件來實現。如使用PWM控製器或在係統中增加PWM電路[1]等，則本錢高、響應速度慢，而且PWM控製器與係統之間存在兼容題目。另外，控製係統中的信號采樣通常是由A/D轉換器來完成
，因此檢測精度要求較高時，調理電路複雜
，而且因A/D的位數高，從而使設計的係統本錢居高不下。

 

本文以應用於溫度控製係統為例，先容利用MOTOROLA公司生產的新型單片機MSP430F413內的定時器Time_A設計可以用時間量進行溫度采樣以及實現PWM調節的方法。為了可在使用少量外圍電路的情況下實現控製係統的高精度丈量和控製
，一方麵用時間量采樣
，在省往1片A/D的情況下得到12位的高精度
；另一方麵在定時中斷內完全用軟件實現PWM調節，以易於進行數據的通訊和顯示。該係統在中斷內可以解決波形產生的實時在線計算和計算精度題目
，可精確
、實時地計算設定頻率下的脈衝寬度。

 

1 單片機MSP430F413及定時器

 

MSP430係列的單片機F413在zai超chao低di功gong耗hao和he功gong能neng集ji成cheng上shang都dou有you一yi定ding的de特te色se，可ke大da大da減jian小xiao外wai圍wei電dian路lu的de複fu雜za性xing，它ta的de實shi時shi處chu理li能neng力li及ji各ge種zhong外wai圍wei模mo塊kuai使shi其qi可ke應ying用yong在zai多duo個ge低di功gong耗hao領ling域yu[2]。MSP430F413中通用16位定時器Timer_A有如下主要功能模塊。

 

(1)一個可連續遞增計數至預定值並返回0的計數器。

 

(2)軟件可選擇時鍾源。

 

(3)5個捕捉/比較寄存器，每個有獨立的捕捉事件。

 

(4)5個輸出模塊，支持脈寬調製的需要。

 

定時器控製寄存器TACTL的各位可控製Timer_A的配置
，並定義16位定時器的基本操縱，可選擇原始頻率或分頻後的輸進時鍾源及4種工作模式。另外還有清除功能和溢出中斷控製位。5個捕捉/比較寄存器CCRx的操縱相同
，它們通過各自的控製寄存器CCTLx進行配置。

 

2 時間量采樣及PWM控製的實現原理

 

以應用於溫度控製係統為例，先容用定時器實現信號采樣和PWM控製的方法。該溫度控製係統包括單片機
、溫度丈量電路、負載驅動電路及電源控製
、低電壓檢測和顯示電路等其他外圍部分。

 

單片機MSP430F413中用於丈量和控製溫度的主要I/O口有：

 

P1.0：輸出50Hz方波，用於產生三角波。

 

P1.2：驅動溫度控製執行元件
，2kHz方波PWM輸出。

 

P2.0：脈寬捕捉。

 

2.1 單片機端口的中斷設置

 

溫度控製係統的50Hz方波輸出、PWM輸出和輸進捕捉都是由定時中斷來實現。這3個中斷分別由P0、P1和P2口的外圍模塊引起
，屬於外部可屏蔽中斷。初始化時
，對這3個I/O口進行中斷設置，並對Time_A控製寄存器TACTL設置，包括輸進信號2分頻、選用輔助時鍾ACLK等。當定義完捕捉/比較寄存器後，重新賦值TACTL
，啟動定時器，開始連續遞增計數。

 

2.2 脈寬捕捉實現溫度值的采樣

 

溫度丈量電路將溫度值轉換為電壓值，同時單片機產生的50Hz方(fang)波(bo)經(jing)電(dian)容(rong)充(chong)放(fang)電(dian)電(dian)路(lu)變(bian)換(huan)得(de)到(dao)同(tong)頻(pin)率(lv)的(de)三(san)角(jiao)波(bo)，其(qi)電(dian)壓(ya)值(zhi)切(qie)割(ge)三(san)角(jiao)波(bo)，從(cong)而(er)將(jiang)溫(wen)度(du)值(zhi)轉(zhuan)換(huan)為(wei)相(xiang)應(ying)寬(kuan)度(du)的(de)脈(mai)衝(chong)送(song)進(jin)單(dan)片(pian)機(ji)。波(bo)形(xing)變(bian)化(hua)如(ru)圖(tu)1所示。