1、PWM（脈沖寬度調(diào)制）原理與實(shí)現(xiàn)1、 PWM 原理2、調(diào)制器設(shè)計(jì)思想3、具體實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)一、PWM（脈沖寬度調(diào)制 PulseWidthModulation）原理：脈沖寬度調(diào)制波通常由一列占空比不同的矩形脈沖構(gòu)成，其占空比與信號(hào)的瞬時(shí)采樣值成比仞圖 1 所示為脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)的原理框圖和波形圖。該系統(tǒng)有一個(gè)比較器和一個(gè)周期為 Ts的鋸齒波發(fā)生器組成。語(yǔ)音信號(hào)如果大于鋸齒波信號(hào)，比較器輸出正常數(shù) A,否則輸出 0。因此，從圖 1 中可以看出，比較器輸出一列下降沿調(diào)制的脈沖寬度調(diào)制波。-innnn悅悅1脈沖寬度調(diào)制過(guò)程脈沖寬度調(diào)制過(guò)程謁制爆腿圖謁制爆腿圖1卜）卜）典制的波形圖典制的波形圖通過(guò)圖 1b 的

2、分析可以看出，生成的矩形脈沖的寬度取決于脈沖下降沿時(shí)刻 tk 時(shí)的語(yǔ)音信號(hào)幅度值。因而，采樣值之間的時(shí)間間隔是非均勻的。在系統(tǒng)的輸入端插入一個(gè)采樣保持電路可以得到均勻的采樣彳 t 號(hào)，但是對(duì)于實(shí)際中 tk-kTs三、8051 中的 PWM 模塊設(shè)計(jì)：應(yīng)該稱(chēng)為一個(gè)適合語(yǔ)音處理的 PWM 模塊，輸出引腳應(yīng)該外接一積分電路。輸出波形的方式適合作語(yǔ)音處理。設(shè)計(jì)精度為 8 位。PWM 模塊應(yīng)包括：1、 比較部分（Comp）:2、 計(jì)數(shù)部分（Counter）:3、狀態(tài)及控制信號(hào)寄存/控制器（PWM_Ctrl）;1） 狀態(tài)積寄存器：（Flags）,地址：E8H;EN:PWM 模塊啟動(dòng)位，置位為，1?各使 P

3、WM 模塊開(kāi)始工作；（留空備用）解調(diào)速率標(biāo)志位：00-無(wú)分頻；01-2 分頻；10-10 分頻；11-16 分頻。（RESET 后為 00）（留空備用）（留空備用）（留空備用）（留空備用）注意：該寄存器可以位操作情況下可寫(xiě)，不可讀；只能在字節(jié)操作方式下讀取。2） 數(shù)據(jù)寄存器（DataStore）,地址：F8H;注意：該寄存器值不可讀，只可寫(xiě)。4、端口：1） 數(shù)據(jù)總線（DataBus）;（雙向）2） 地址總線（AddrBus）;（IN）3） PWM 波輸出端口（PWMOut）;（OUT）4）控制線：CLK:時(shí)鐘；（IN）Reset:異步復(fù)位信號(hào)；（IN 低電平有效）3WR:寫(xiě) PWMRAM 信號(hào)

4、；（IN 低電平有效）；4RD:讀 PWMRAM 信號(hào)；（IN 低電平有效）DONE:接受完畢反饋信號(hào)；（OUT 高電平有效）INT:中斷申請(qǐng)信號(hào)；（OUT 低電平有效）IntResp:中斷響應(yīng)信號(hào)；（In 低電平有效）ByteBit:字節(jié)/位操作控制信號(hào)（IN1-BYTE0-BIT）;中斷占用相當(dāng)于 MCU8051 的外部中斷 2,則可保證在 5 個(gè)指令周期之內(nèi)，讀取數(shù)據(jù)”中斷必定得到響應(yīng)。PWM 模塊使用方法：因?yàn)檎加昧?8051 外部中斷 1,所以在不使用該模塊時(shí)，應(yīng)該把外部中斷 2 屏蔽。而 PWM 模塊產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求可以看作是能接受數(shù)據(jù)”的信號(hào)。中斷方法如后中斷讀取數(shù)據(jù)過(guò)程”。使用

5、PWM 模塊，應(yīng)該先對(duì)內(nèi)部地址 8FH 的數(shù)據(jù)寄存器寫(xiě)入數(shù)據(jù)，然后設(shè)置地址 8EH 的狀態(tài)寄存器最低位（0）為,1?,即 PWM 模塊開(kāi)始工彳并輸出 PWM 調(diào)制波（如 TIMER 模塊）。在輸出 PWM 調(diào)制波過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)對(duì) PWM 寫(xiě)入下一個(gè)調(diào)制數(shù)據(jù)，保證 PWM 連續(xù)工作，輸出波形連續(xù)。（待改進(jìn)）中斷讀取數(shù)據(jù)過(guò)程：1.PWM 模塊可以讀取數(shù)據(jù)，申請(qǐng)中斷信號(hào) INT 置位為，0?,等待 8051 響應(yīng)；2.8051 接受到中斷申請(qǐng)后，作出中斷響應(yīng)，置位 IntResp 信號(hào)線為,0?3.PWM 模塊 U到 IntResp 信號(hào)后，把中斷申請(qǐng)信號(hào) INT 復(fù)位為，1?,等待 8051 通知

6、讀取數(shù)據(jù)WR 信號(hào)；4.8051 取出要求數(shù)據(jù)放于數(shù)據(jù)總線（DataBus）上，并置 WR 信號(hào)為，0?5.PWM 模塊發(fā)現(xiàn) WR 信號(hào)為，0?,由數(shù)據(jù)總線（DataBus）上讀取數(shù)據(jù)到內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器，將DONE 位置位為，1?6.8051 發(fā)現(xiàn) DONE 信號(hào)的上跳變?yōu)椋??,釋放數(shù)據(jù)總線；7.PWM 模塊完成當(dāng)前輸出周期， 復(fù)位 DONE 為,0?,從此當(dāng)前數(shù)據(jù)寄存器可以再次接受數(shù)據(jù)輸入。注意事項(xiàng)：1）輸出的 PWM 信號(hào)中的高電平部分必須處于一個(gè)輸出周期的中間，不能偏離，否則輸出語(yǔ)音經(jīng)過(guò)低通后必定是一失真嚴(yán)重的結(jié)果。2）對(duì)于 8 位精度的 PWM,每個(gè)輸出周期占用 256（28）個(gè)機(jī)器周

7、期，但是包含 256 個(gè)機(jī)器周期至少有22 個(gè)指令周期，亦即 264（22*12）個(gè)機(jī)器周期，由于語(yǔ)音信號(hào)的連續(xù)性，256 與 264 之間相差的 8 個(gè)機(jī)器周期是不能由之丟空的，否則也會(huì)使輸出信號(hào)失真。如果將須輸出數(shù)字量按 256/264 的比例放大輸出，亦不可行，因?yàn)槿绱朔钦麛?shù)比例放大，放大倍數(shù)很小，則經(jīng)過(guò)再量化后小數(shù)部分亦會(huì)被忽略掉，產(chǎn)生失真。舉例：輸出數(shù)字量為 16,按比例放大后為 16.5,更會(huì)產(chǎn)生難以取舍的問(wèn)題。故采取以下辦法：該模塊以時(shí)鐘周期為標(biāo)準(zhǔn)，而與 TMBus 無(wú)關(guān)，即基本上與 8051 部分異步工作。讀取數(shù)據(jù)方式為每次讀取足夠數(shù)據(jù)段儲(chǔ)存于模塊內(nèi)的 RAM 內(nèi)（暫定每次讀取 8 字節(jié)），儲(chǔ)存字節(jié)數(shù)必須能保證 PWM 輸出該段數(shù)據(jù)過(guò)程中，有足夠時(shí)間從 RAM 處繼續(xù)讀取數(shù)據(jù)。由于占用了 8051 的外部中斷 2,中斷申請(qǐng)?jiān)?3 個(gè)指令周期（36 個(gè)時(shí)鐘周期）內(nèi)必定能得到響應(yīng)，而 PWM 模塊處理一個(gè)數(shù)據(jù)需要固定耗時(shí)