作者：武汉大学 刘黎明 史 进 中发国际资产评估有限责任公司 刘慧环

来源：《单片机与嵌入式系统应用》

摘要：介绍一种新型pwm输出的方式。它是用89c51作为主控部分，用8254-2可编程定时器/计数器来实现1hz～3khz步进式pwm的输出；具有分辨率高、反应速度快及占用cpu时间少的优点。 关键词：8254-2 89c51 脉宽调制（pwm） 分辨率 引言 脉宽调制（pwm）技术最初是在无线电技术中用于信号的调制，后来在电机调速中得到了很好的应用。本设计中要求输出pwm从1hz～3khz步进式递增，单步为1hz。由于89c51的时钟最大能取24mhz，单指令周期为0.5μs，计数频率为×10 6hz。当输出2999hz和3000hz时，若采用89c51内部计数器来计数，根本无法区别。因为计数频率为2mhz，单指令周期0.5μs，而要输出2999hz时，计数应为666.889；输出3000hz时，计数诮为666.887。因此在本设计中，采用外部定时器/计数器8254-2。因为8254-2最高计数频率可达10mhz，能满足以上设计的要求，另外采用8254-2的工作方式3可输出方波。当定时器/计数器8254-2以方式3工作时，在计数的过程中输出有一半时间为高，另一半时间为低。所以，若计数值为n，则其输出在前n/2时可输出高电平，后n/2时可输出低电平，不需要用软件来控制高低电平的转换，但8254-2计数范围有一定的限制，在采用二进制计数时，范围为0000～9999，最大计数为10 000。此外，为了使分辨率达到要求，还需要考虑程序指令所占用的时间，尤其是在输出高频时，分辨率尤为重要。

1 硬件设计 1.1 8254可编程定时器/计数器[1]简介 intel公司的8254是8253的改进型，操作方式及引脚与8253完全相同。它的改进主要反映在2方面：①8254的计数频率更高，可由直流至6mhz；8254-2可高达10mhz。②8254多个1个读回命令（写至控制器的寄存器），其格式如图1所示。 这个命令可以令3个通道的计数器都锁存（8253要3个通道的计数值都锁存，需写入3个命令）。另外，8254中的每个计数器都有1个状态字可由读回命令令其锁存，然后由cpu读取。状态字的格式如图2所示。其中d5～d0即为写入此通道的控制字的相应部分。d7反映了该计数器的输出引脚。输出（out）为高电平，d7=1；输出为低电平，d7=0。d6反映时间常数寄存器中的计数值是否已经写入了计数单元中。当向通道写入控制字以及计数值后，状态字节中的d6=1；只有当计数值写入计数单元后，d6=0。 本设计选择8254-2的方式3工作。方式3是一种方波速率发生器。在这种方式中，当cpu设置控制字后，输出将为高，在写完计数值后就自动开始计数，输出保持为高；当计数到一半计数值时，输出变为低，直至计数到0，输出又变高，重新开始计数。若在计数期间写入个新的计数值，并不影响现行的计数过程。但是若在方波半周期结束前和新计数值写入后收到gate脉冲，计数器将在下一个clk脉冲时装入新的计数值并以这个计数值开始计数。否则，新的计数值将在现行半周期结束时装入计数器。

1.2 pwm输出的硬件设计 本设计选用可编程定时器/计数器8254-2，其最高计数频率可达10mhz；充分利用8254-2的3个定时器/计数器，采取频率的分频输出，并且不需要外部的信号源输入，硬件电路简化；通过软件的处理可以实现连续（1hz～3khz）pwm波的输出。本设计中将要输出的pwm波分为3段，分别由8254-2中的3个定时/计数器输出，门控由p2.2、p2.3、p2.4分别加以控制。在1～20hz的输出时，采用定时