原標題：利用單片機定時器實現信號采樣和PWM控制

利用單片機（Microcontroller Unit, MCU）的定時器功能，我們可以實現信號的采樣和PWM（Pulse Width Modulation，脈沖寬度調制）控制。這兩個功能在嵌入式系統開發中非常常見，尤其是在需要精確時間控制和模擬信號處理的場合。

信號采樣

信號采樣是指從連續時間信號中提取離散樣本的過程。在單片機中，可以利用定時器的中斷功能來周期性地觸發采樣操作。

1. 配置定時器：

• 設置定時器的計數頻率和計數周期，以確保每次中斷觸發的時間間隔（即采樣周期）符合采樣定理的要求（通常采樣頻率應高于信號最高頻率的兩倍）。

• 配置中斷服務程序（ISR），在每次定時器中斷時執行采樣操作。

2. 啟動ADC（模數轉換器）：

• 如果信號是模擬的，需要在定時器中斷服務程序中啟動ADC進行采樣。

• 等待ADC轉換完成，讀取轉換結果。

3. 存儲和處理數據：

• 將采樣得到的數據存儲在數組中，或立即進行處理（如濾波、計算平均值等）。

PWM控制

PWM控制是一種通過改變脈沖寬度來調節平均輸出電壓或電流的技術。單片機通常具有PWM輸出功能，可以直接配置定時器和相關寄存器來實現。

1. 配置PWM模塊：

• 選擇一個定時器作為PWM模塊的基礎時鐘源。

• 設置PWM的輸出頻率和占空比。占空比是指PWM高電平（或低電平）時間占整個周期的比例。

• 配置PWM輸出引腳的模式（如推挽輸出、開漏輸出等）。

2. 啟動PWM輸出：

• 根據需要設置PWM模塊的使能位，啟動PWM輸出。

3. 動態調整占空比：

• 如果需要動態調整PWM輸出的平均電壓或電流，可以在程序中實時修改占空比。這可以通過直接修改定時器的相關寄存器或使用單片機提供的PWM庫函數來實現。

示例代碼（偽代碼）

以下是一個簡化的示例代碼，展示了如何配置單片機的定時器來實現信號采樣和PWM控制。請注意，這里的代碼是偽代碼，具體實現會根據單片機的型號和開發環境有所不同。

c復制代碼

// 假設使用的是一個具有定時器Timer0和ADC模塊的單片機



void Timer0_ISR(void) {

// 信號采樣

if (ADC_Conversion_Ready()) {

uint16_t sample = ADC_Read_Result();

// 存儲或處理采樣數據

Store_Sample(sample);

}



// PWM占空比調整（示例：基于某種算法或外部輸入）

uint8_t new_duty_cycle = Calculate_New_Duty_Cycle();

Set_PWM_Duty_Cycle(Timer0, new_duty_cycle);

}



void Init_System(void) {

// 配置定時器Timer0為中斷模式，設置中斷周期（采樣周期）

Configure_Timer0_Interrupt(SAMPLE_PERIOD);



// 配置ADC模塊，包括輸入通道、采樣速率等

Configure_ADC();



// 配置PWM模塊，包括輸出頻率、初始占空比等

Configure_PWM(Timer0, PWM_FREQUENCY, INITIAL_DUTY_CYCLE);



// 啟動ADC和PWM模塊

Start_ADC();

Start_PWM();



// 使能定時器中斷

Enable_Timer0_Interrupt();

}



int main(void) {

Init_System();



// 主循環，處理其他任務

while (1) {

// ...

}

}

在這個示例中，Timer0_ISR是定時器中斷服務程序，用于實現信號采樣和PWM占空比的動態調整。Init_System函數用于初始化系統，包括配置定時器、ADC和PWM模塊，并啟動它們。main函數是程序的入口點，它調用Init_System來初始化系統，然后進入主循環處理其他任務。

請注意，實際的代碼實現需要根據具體的單片機型號和開發環境進行調整。此外，還需要考慮一些額外的因素，如中斷優先級、硬件資源分配等。