原标题：利用单片机定时器实现信号采样和PWM控制

利用单片机（Microcontroller Unit, MCU）的定时器功能，我们可以实现信号的采样和PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）控制。这两个功能在嵌入式系统开发中非常常见，尤其是在需要精确时间控制和模拟信号处理的场合。

信号采样

信号采样是指从连续时间信号中提取离散样本的过程。在单片机中，可以利用定时器的中断功能来周期性地触发采样操作。

1. 配置定时器：

• 设置定时器的计数频率和计数周期，以确保每次中断触发的时间间隔（即采样周期）符合采样定理的要求（通常采样频率应高于信号最高频率的两倍）。

• 配置中断服务程序（ISR），在每次定时器中断时执行采样操作。

2. 启动ADC（模数转换器）：

• 如果信号是模拟的，需要在定时器中断服务程序中启动ADC进行采样。

• 等待ADC转换完成，读取转换结果。

3. 存储和处理数据：

• 将采样得到的数据存储在数组中，或立即进行处理（如滤波、计算平均值等）。

PWM控制

PWM控制是一种通过改变脉冲宽度来调节平均输出电压或电流的技术。单片机通常具有PWM输出功能，可以直接配置定时器和相关寄存器来实现。

1. 配置PWM模块：

• 选择一个定时器作为PWM模块的基础时钟源。

• 设置PWM的输出频率和占空比。占空比是指PWM高电平（或低电平）时间占整个周期的比例。

• 配置PWM输出引脚的模式（如推挽输出、开漏输出等）。

2. 启动PWM输出：

• 根据需要设置PWM模块的使能位，启动PWM输出。

3. 动态调整占空比：

• 如果需要动态调整PWM输出的平均电压或电流，可以在程序中实时修改占空比。这可以通过直接修改定时器的相关寄存器或使用单片机提供的PWM库函数来实现。

示例代码（伪代码）

以下是一个简化的示例代码，展示了如何配置单片机的定时器来实现信号采样和PWM控制。请注意，这里的代码是伪代码，具体实现会根据单片机的型号和开发环境有所不同。

c复制代码

// 假设使用的是一个具有定时器Timer0和ADC模块的单片机



void Timer0_ISR(void) {

// 信号采样

if (ADC_Conversion_Ready()) {

uint16_t sample = ADC_Read_Result();

// 存储或处理采样数据

Store_Sample(sample);

}



// PWM占空比调整（示例：基于某种算法或外部输入）

uint8_t new_duty_cycle = Calculate_New_Duty_Cycle();

Set_PWM_Duty_Cycle(Timer0, new_duty_cycle);

}



void Init_System(void) {

// 配置定时器Timer0为中断模式，设置中断周期（采样周期）

Configure_Timer0_Interrupt(SAMPLE_PERIOD);



// 配置ADC模块，包括输入通道、采样速率等

Configure_ADC();



// 配置PWM模块，包括输出频率、初始占空比等

Configure_PWM(Timer0, PWM_FREQUENCY, INITIAL_DUTY_CYCLE);



// 启动ADC和PWM模块

Start_ADC();

Start_PWM();



// 使能定时器中断

Enable_Timer0_Interrupt();

}



int main(void) {

Init_System();



// 主循环，处理其他任务

while (1) {

// ...

}

}

在这个示例中，Timer0_ISR是定时器中断服务程序，用于实现信号采样和PWM占空比的动态调整。Init_System函数用于初始化系统，包括配置定时器、ADC和PWM模块，并启动它们。main函数是程序的入口点，它调用Init_System来初始化系统，然后进入主循环处理其他任务。

请注意，实际的代码实现需要根据具体的单片机型号和开发环境进行调整。此外，还需要考虑一些额外的因素，如中断优先级、硬件资源分配等。