Урок по PWM (ШІМ) для mikroPascal для AVR

Широтно-імпульсна модуляція (ШІМ) або Pulse-width modulation (PWM) - управління середнім значенням напруги шляхом зміни скважності імпульсів, що керують ключем. Існує аналогова ШІМ та цифрова ШІМ. Аналогову ми торкатися не будемо, оскільки в мікроконтролерах використовується цифрова. У цифровій ШІМ середнє значення напруги отримується шляхом ділення періоду на частини та заповнення їх прямокутними імпульсами. Середнє значення залежить від кількості прямокутних імпульсів.

Приклад роботи цифрової ШІМ.

Отже, з теорією розібралися, тепер перейдемо до практики. Для програмування мікроконтролерів я використовую mikroPascal for AVR фірми mikroelektronika, оскільки це зручне та досить функціональне середовище програмування МК. У ньому великий набір бібліотек і прикладів. Є, звичайно, і один мінус - програма платна, є безкоштовна версія з обмеженням у 2кб, як з цим боротися можна знайти в інтернеті. Детальніше про mikroPascal for AVR можна прочитати на даній сторінці

Отже, відкриваємо mikroPascal і створюємо новий проект, для цього в меню перейдіть "File" - "New" - "New project", або відповідною кнопкою на тулбарі.

Бачимо таке вікно. Натискаємо "Next".

Тепер у вікні вводимо назву проекту, шлях до папки проекту, тип мікроконтролера та його тактову частоту.

У наступному вікні нас просять додати файли в проект, натискаємо "Next", оскільки підключати нам поки нічого.

Останній етап - підключення бібліотек. Залишаємо Include All, оскільки програма сама підключить потрібні бібліотеки.

Ну і в наступному вікні нас вітають з тим, що ми успішно створили проект. Натискаємо "Finish".

Після створення проекту нам відкривається шикарний вигляд на порожній шаблон. Думаю, якщо ви натрапили на цю статтю, ви вже маєте хоча б якесь уявлення про програмування та про мову "Паскаль". Тому переходимо до коду.

Ось текст нашої програми: 

program pwmtest;                                                        //Назва програми
var                                                                     //Оголошення змінних
   currDuty:integer;                                                    //Змінна, в яку ми будемо записувати стан ШІМ

begin
  DDB3_bit:=1;                                                          //Порт 3Б на вихід
  pwm2_init(_PWM2_FAST_MODE,_PWM2_PRESCALER_8,_PWM2_NON_INVERTED,0);    //Ініціалізація ШІМ
  while true do begin                                                   //Безкінечний цикл
      for currDuty:=-255 to 0 do begin                                  //Цикл від -255 до 0
          PWM2_set_duty(abs(currDuty));                                 //Виставляємо значення ШІМ у модуль currDuty
          delay_ms(10);                                                 //Затримка в 10мс
      end;                                                              //Кінець циклу
  end;                                                                  //Кінець безкінечного циклу
end.                                                                    //Кінець програми

Розглянемо деякі рядки нашої програми.

Рядок: pwm2_init(_PWM2_FAST_MODE,_PWM2_PRESCALER_8,_PWM2_NON_INVERTED,0); - це ініціалізація ШІМ. _PWM2_FAST_MODE - це тип хвилі, _PWM2_PRESCALER_8 - показник попереднього дільника частоти, _PWM2_NON_INVERTED - чи буде сигнал інвертованим і 0 - це початкове значення ШІМ.

Значення ШІМ може бути в межах від 0 до 255. Тобто 0 - це 0%, 127 - 50%, 255 - 100%.

Тепер компілюємо проект, згортаємо mikroPascal і йдемо в Proteus. Робимо таку схему:

Показання вольтметра плавно переходять від 5В до 0.9В. На осцилографі бачимо:

Все працює, але якщо ми підключимо DC вольтметр, то він буде швидко скакати від 0 до 5В. Цю проблему легко вирішити: додаємо електролітичний конденсатор між землею та виходом, отримуємо:

На осцилографі бачимо практично постійний струм і показник вольтметра переходить від 5 до 0В:

Ну от, мій перший урок підійшов до кінця, скажу лише, що більше інформації можна дізнатися натиснувши "F1" в редакторі.