用软件编程的方法来模拟51单片机产生PWM波

89C51芯片没有自带PWM发生器，如果要用51来产生PWM波就必须要用软件编程的方法来模拟。方法大概可以分为软件延时和定时器产生两种方法。下面将逐一介绍。

1 软件延时法

利用软件延时函数，控制电平持续的时间，达到模拟pwm的效果。

程序如下：

#include

sbit pwm=P1^0;

main()

{

while(1)

{

pwm=1;

delayus(60);//置高电平后延时60us，占空比60%

pwm=0;

delayus(40);

}

}

void delayus(uint x)

{

while(x--);

}

proteus软件仿真结果如下： 

可见，用这种延时函数的方法就能简单地模拟出pwm输出。但是这种方法的缺点也相当明显。当程序除了要输出pwm波还要执行其他操作比如键盘扫描、显示等操作时，需要占用CPU一定的机器周期，这样就会影响pwm的准确度。现在很少会用到这种方法，接下来要介绍的是比较常用的方法。

2 定时器产生pwm

这种方法利用了定时器溢出中断，在中断服务程序改变电平的高低，在程序较复杂、多操作时仍能输出较准确的pwm波形。

2.1 注意事项

2.2.1中断服务程序的内容。

一般来说中断服务程序只完成改变标志位、转换高低电平的功能，如果中断服务程序中有太多的操作会影响pwm波的输出，尤其是除法、取余、浮点数运算会占用大量的机器周期，应在中断外完成运算。

2.2.2定时器装入初值的问题。

装入初值不能太接近于定时器的溢出值。如我们使用定时器方式1，最多能计65536个数，假设我们转入的初值为65534，那么定时器计两个数就会进入中断，这样会使程序紊乱而其他功能无法正常地执行，所以一般要留50-100个数的裕量。

2.2   定时器工作方式

在定时器工作方式的选择上，可以选择定时器的工作方式0、1、2都可以，本文采用的是工作方式1，即16位定时器，这样可以获得较宽的调频范围。

2.3   定时器初值的计算

设占空比为α，频率为f

产生高电平时装入定时器高8位的值应为

产生高电平时装入定时器低8位的值应为

显然，产生低电平时的公式只要把α换成（1-α）就行了。

然而在51单片机中，浮点数运算需要消耗cpu很长的时间，为了提高程序效率，通常用100倍的占空比来计算。同时，要注意数据类型，避免超出范围，影响计算结果。

修改后的公式如下：

a为100倍占空比，fr为0.01倍频率

TH0 = (65535-a*100/fr)/256;  //高位初值

TL0 = (65535-a*100/fr)%256;

同样，低电平的公式只需把a换成（100-a）即可。

2.4 例程

本例程采用定时器T0在工作方式1下产生一路PWM，用独立键盘控制频率、占空比的加减，频率可调范围100Hz-10kHz，占空比0-100%（均为理论值，实际值略低）

部分代码如下： 

注：T0_H , T0_L , T1_H , T1_L 均用于暂时存储初值，进入中断服务程序后直接给寄存器TH0、TL0赋值，避免了在中断中计算。

注：flag为pwm输出标志，flag=1输出高电平，flag=0输出低电平

2.5 软件仿真结果

2.5.1 频率为100Hz

a.占空比约15% 

b.占空比95% 

2.5.2 频率为10KHz

a.占空比15% 

b.占空比90%