苏州大学实验报告
院、系 年级专业 姓名 学号 课程名称 成绩 指导教师 同组实验者 实验日期
实验名称： 输出比较和脉宽调制（PWM）实验
一．实验目的
通过该实验实习，进一步熟悉MT-IDE嵌入式开发系统环境、汇编和C语言以及调试方式；理解
定时器模块的输出比较功能；理解脉宽调制的相关概念和基本原理；初步了解如何用定时器通道实现脉宽调制；理解课本中的程序代码。
二．实验内容
编制一个产生脉宽调制波的程序。要求该脉宽调制波的周期为10ms，脉宽值初始化为0，然后以一秒为间隔递增脉宽值0x20，当脉宽值到达0x0180后开始以相同的时间间隔相同的值递减脉宽，当脉宽值递减到0x0000后再递增，如此循环往复。同时要求该PWM波从定时
器1通道0输出到一指示灯上以显示结果，并使得小灯亮度与脉宽值大小相一致。 三．实验过程 （一）原理图
16位预置寄存器 定时器溢出翻转电平 16位比较器 计数时钟 16位计数寄存器 驱动门 PWM输出 16位比较器 输出比较符合输出 16位通道寄存器 图1 PWM模块框图
（二）基本原理
定时器的每一个通道都可以设置为在溢出时自动翻转电平，利用这一特性，定时器通道可以实现PWM。预置计数寄存器的值将决定脉宽调制波的周期。当计数寄存器的计数达到预置寄存器的值时，该通道的输出将自动翻转。所以两次溢出之间的时间就是PWM的周期。占空比由通道寄存器的值决定。因为在发生输出比较时，输出电平将根据每一个通道的控制状态寄存器的ELSxA位、ELSxB位的设置而发生。这样在一次时钟溢出的周期内输出电平将发生两次翻转，发生输出比较到发生时钟溢出之间的时间就是脉宽调制波的占空比。
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四．编程 （一）流程图
复位 开始 sectmp!=sec 头文件 和声明 根据flag设置脉宽，更新sectmp MCU、PWM初始化 flag==0 开放总中断、变量初始化 duty<0x0020 duty>0x0160 flag=1 flag=1 1 ? 结束 图2 PWM流程图
延时一秒,sec++
（二）所用寄存器名称及其所用的位
T1状态和控制寄存器（T1 Status and Control Register，T1SC）
数据位 定义 复位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TOF TOIE TSTOP TRST x PS2 PS1 PS0 0 0 1 0 0 0 0 0 T1 通道0状态和控制寄存器（T1 Channel0 Status and Control Register，T1SC）
数据位 定义 复位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CH0F CH0IE MS0B MS0A ELS0B ELS0A TOV0 CH0MAX 1 1 1 1 1 1 1 1 T1通道寄存器（T1 Channel Register）
T2状态和控制寄存器（T2 Status and Control Register，T2SC）
数据位 定义 复位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TOF TOIE TSTOP TRST x PS2 PS1 PS0 0 0 1 0 0 0 0 0 T2计数寄存器（T2 Counter Register，T2CNTH、T2CNTL）
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T2预置寄存器 (T2 Counter Modulo Register，T2MODH、T2MODL)
（三）主要代码段
1．汇编方式： PWM主程序部分代码 …… MainInit:: //复位后从此处执行(见Vectors08.s文件末尾处) SEI //关总中断 //1.堆栈初始化为RAM最高端 LDHX #RAMEndAddr //HX=#RAMEndAddr TXS //HX->SP //2.系统初始化 JSR MCUInit //初学时跳过此处 //3.PWM初始化 LDHX #$0181 //考虑边界问题，正好相等电压不对，所以$180+1 JSR PWMInit BCLR #TSTOPBit,T1SC //4.小灯初始化 LDA #%11111111 STA DDRA STA PTA CLI //开放总中断 //变量初始化 CLR Sec CLR Duty CLR Duty+1 //STHX Duty //程序总循环入口 MainLoop: //递增 LDHX Duty JSR PWMDuty CPHX #$0160 BHI MainLoop_1 CPHX #$0020 BLO MainLoop_2 BRA MainLoop_3 MainLoop_1: LDA #1 STA Sec BRA MainLoop_3 MainLoop_2: LDA #0 STA Sec MainLoop_3: LDHX #5000 JSR Delay_ms //延时1秒钟 BRA MainLoop ……
2．C语言方式： PWM主程序部分代码 第3页
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…… void main() { INT16U duty,i; //脉宽 INT8U flag,sectmp,sec; //标记增减、计时 DisMCUInt(); //禁止总中断 MCUInit(); //芯片初始化 PWMInit(0x0181); //PWM初始化，周期10ms考虑边界问//题，正好相等电压不对，所以$180+1 EnMCUInt(); //开放总中断 //变量初始化 duty = 0; flag = 0; sec = 0; sectmp=0; //主循环 while(1) { if(sectmp!=sec) { duty=PWMDuty(duty,flag); sectmp=sec; } //递增 if(flag == 0) { if(duty > 0x0160) flag = 1; } else //递减 { if(duty < 0x0020) flag = 0; } for(i=0;i<2500;i++) //延时1秒钟 Delay1000(); sec++; } }
五．实验问答（根据实验指导书所列举的问题）
（一）在该实验中，产生PWM波和进行计时是否可以使用同一个定时器，为什么？
不可以。因为产生PWM波对预置寄存器初始化赋值为0x0180，而计时对预置寄存器 初始化赋值为0x9600，这是相互矛盾的。
（二）用万用表在PWM的输出端观察电压有什么现象？为什么？
电压先变小后变大，如此循环。因为通道寄存器的值从0以0x20的步长增加至0x0180， 然后从0x0180以0x20的步长减少至0，PWM波的占空比由0%逐步增至100%，然后又减至 0%，PWM波的平均电压也随之变小后变大。
（三）不带缓冲和带缓冲的PWM有什么差异性？
不带缓冲PWM如果需要更改脉宽，就需要改写定时器通道寄存器。如果重新写入的时机不恰当。将导致脉宽调制输出一到两个周期不正常。而带缓冲的脉宽调制则由于写入的脉宽值在下一个周期才有效，所以可以避免不带缓冲的带来的问题。
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（四）思考如何用定时器的PWM功能设计D/A转换？
由于通道寄存器中的预置数据能控制脉冲宽度，而将不同占空比的脉冲信号通过滤波平
滑后可转换成相应的直流电平。这样就达到了数字到模拟电压输出的转换目的。
（五）数据进栈，相当复制还是相当剪切一个数据在栈中呢？
数据进栈，相当复制该数据在栈中。
（六）PWM编程注意通道寄存器与预置寄存器数据不要有什么关系，否则不能得到预想的结果？
PWM编程注意通道寄存器与预置寄存器数据不要相等，否则不能得到输出电压不能逐步减少或者
逐步增加，这样就不是预想的结果。 六．实验小结
通过该实验，初步了解了如何用定时器通道实现PWM波的输出。复习了定时溢出中断。并了解了PWM的相关概念。
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