微控制器是將微型計算機(jī)的主要部分集成在一個芯片上的單芯片微型計算機(jī)。在片上PWM(脈沖寬度調(diào)制)資源方面，低成本的8位單片微控制器是很吝嗇的。設(shè)計人員在采用PWM資源時，經(jīng)常被迫要犧牲一個捕捉/比較通道或定時器通道，因?yàn)镻WM通道要共用相同的片上資源。很多基于微控制器的獨(dú)立電氣設(shè)備都不會使用同步串行端口。因此，可以用微控制器的波特率發(fā)生器和并/串轉(zhuǎn)換器部分來生成位模式，構(gòu)成一個256位的PWM形式。然后用RC濾波器過濾這個PWM輸出，提取出一個模擬信號。同步通信沒有異步通信的起始位和停止位，因此位模式可以產(chǎn)生出長周期的高電平或低電平。
圖1，可以用片上未用的同步串行端口產(chǎn)生PWM信號，并將其轉(zhuǎn)換為一個慢速運(yùn)動的模擬信號。
采用這種概念，可以用一個十進(jìn)制數(shù)165產(chǎn)生原數(shù)據(jù)(圖2)。一個PWM轉(zhuǎn)換周期包含生成的256位，即32字節(jié)。“on”位的數(shù)量對應(yīng)于轉(zhuǎn)換為PWM的原數(shù)據(jù)值。因此，對于165位的原數(shù)據(jù)，有165位個on，91位個off。要產(chǎn)生一個165位的on周期，前20個字節(jié)(即160位)傳送為0×ff個on態(tài)字節(jié)。訣竅在于第21個字節(jié)(或過渡字節(jié))的組成。該字節(jié)的一些LSB(最低有效位)為1，其余為0，構(gòu)成所需要的on周期長度。在這一例子中，電路需要5個以上的on位：160+5=165。因此，過渡字節(jié)的形式應(yīng)為0001111b(字節(jié)=0×1f)。
圖2，采用這種概念，可以用十進(jìn)制值165產(chǎn)生原數(shù)據(jù)。
圖3以流程圖的形式表示這個過程。通過選擇晶體、PLL(鎖相環(huán))和波特率，可以根據(jù)自己的應(yīng)用修改PWM頻率。用簡單的RC濾波器就可以將PWM轉(zhuǎn)換為一個慢速運(yùn)動的模擬值。雖然本方法描述的是一個8位PWM，但也可以修改每個PWM周期的總位數(shù)，從而增加或降低分辨率。相應(yīng)地增加或減少了轉(zhuǎn)換時間。
圖3，通過選擇晶體、PLL和波特率，可以針對自己應(yīng)用修改PWM頻率。
代碼采用的是Microchip公司的PIC18F4525，它用一只4MHz晶體，以及用于同步串行通信的10kHz波特率，獲得10000/256=39.31Hz的PWM頻率。可以用一個0.1s的RC濾波器對其作濾波，對慢速運(yùn)動的模擬信號來說這已足夠，如運(yùn)動控制應(yīng)用的速度設(shè)置點(diǎn)。采用20MHz晶體時，可以實(shí)現(xiàn)大于1.5MHz的同步串行波特率，以及數(shù)kHz的PWM頻率。
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