占空比可调的PWM的信号发生器

### 占空比可调的PWM信号发生器 #### 实验背景与目标 本实验旨在通过单片机设计实现一个能够调节占空比的PWM（脉冲宽度调制）信号发生器。PWM技术广泛应用于电机控制、电源管理、信号合成等领域，通过改变脉冲信号的宽度或周期来调整输出功率或电压。本次实验不仅包含了基础的PWM信号生成，还增加了流水灯控制作为扩展功能，并利用一位LED数码管进行计数显示。 #### 基础理论知识 **PWM原理简介：** PWM是一种数字信号控制模拟电路的技术手段。通过高速开关器件对直流电进行调制，产生一系列脉冲波形。这些脉冲的宽度可以通过控制器进行调节，从而实现输出电压的连续变化。PWM信号的主要参数包括频率、占空比等。 - **频率**：单位时间内脉冲重复的次数，决定了PWM信号的基本频率。 - **占空比**：在一个周期内，高电平持续时间与整个周期时间的比例。通过调节占空比可以改变平均输出电压。 #### 实验设计 **硬件电路设计：** 实验中使用了8个LED发光管进行流水灯效果展示，同时还包含了一个用于计数的LED数码管。电路图中包含了单片机、LED驱动电路等关键部件。 **软件程序设计：** 程序采用C语言编写，实现了基本的流水灯控制功能以及扩展的计数显示功能。 1. **基本部分**： - LED发光管逐个顺序点亮，每次转换间隔为500毫秒。 - 走完一轮后，所有LED同时亮灭闪烁三次（亮灭间隔为1秒）。 2. **扩展部分**： - 在完成上述基本任务后，利用一位LED数码管显示循环次数，当计数达到9时，数码管显示归零。 #### 计算过程与延时分析 为了实现精确的时间控制，程序中采用了延时函数进行时间管理。其中，延时子程序的时间被设定为50ms。通过调用不同次数的延时子程序，实现了500ms和1s的精确延时： - 发光管轮流点亮间隔时间：`50ms * 10 = 500ms` - 发光管闪烁间隔时间：`50ms * 20 = 1s` #### 程序流程图与代码解析 程序的核心逻辑包括初始化、主循环、延时函数等部分。以下是对程序流程的大致描述： 1. **程序初始化**：设置变量初始值，例如`k=0`，`i=0`等。 2. **主循环**： - 查表并设置P3引脚的值为`seg[k]`，控制LED数码管显示。 - 循环遍历`i`，依次点亮每一个LED，每个LED点亮时间为500ms。 - 完成一轮后，执行LED闪烁操作，每次闪烁间隔为1s。 - 重复以上步骤直至达到预设的循环次数。 3. **延时函数**：通过循环实现精确的延时控制。 #### 结论 本实验通过单片机实现了占空比可调的PWM信号发生器的设计，不仅加深了对PWM技术的理解，也提高了实际编程能力。通过精确控制LED的点亮和熄灭时间，不仅展示了PWM信号的应用，还实现了简单的计数显示功能，为后续更复杂的应用奠定了基础。