[發明專利]基于PWM波形的單片機高精度模擬量輸出方法、裝置、設備

有效

• 申請號: 202010422697.7
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111490760B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 程竑理;黎祥松;何欣原;柳晶津
• 申請（專利權）人: 廣東海悟科技有限公司
• 主分類號: H03K7/08
• 分類號: H03K7/08
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務所有限公司 44215
• 代理人: 劉克寬

1.基于PWM波形的單片機高精度模擬量輸出方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟A.設定PWM波形的輸出頻率為A赫茲；

步驟B.獲取需要進行模擬量輸出的電壓值U，其中電壓值U以毫伏為單位進行計量；

步驟C.若所述單片機的滿量程輸出值為B伏，則將B伏轉換為B×1000毫伏，可看作在一個周期T內具有B×1000個小段B1，其中每個小段B1代表1毫伏的輸出能力；

步驟D.計算電壓值U與所述B×1000個小段B1之間的比值，以求所述PWM波形的占空比；

步驟E.以所述輸出頻率輸出PWM波形時，可看作PWM波形在一個周期T內具有A個小段A1，則在所述PWM波形中，設置一個周期T內存在有個小段A1為高電平，以保持所述占空比不變并生成最終輸出的PWM波形；

所述步驟E的PWM波形具體設計方式為：

(1)根據算式來求取PWM波形中共需設計的高電平總量Q；

(2)對進行向上取整從而獲得數值S1，在PWM波形中，每S1個小段A1作為一子小段C1，每個子小段C1內僅將其中一個小段設置為高電平；

(3)求取高電平總量Q與之間的差值△U1，所述為子小段C1的數量M1；

(4)對向上取整從而獲得數值S2，將第N×S2個子小段C1設置為具有兩個高電平，從而形成M2個子小段C2，其中N為非零整數，所述M2為向上取整后所得到的子小段C2的數量；

(5)根據△U2＝△U1-M2求取差值△U2；

(6)若△U2＝0，則輸出PWM波形；若△U2＝1，則將PWM波形的首端或尾端的小段A1設置為1個高電平；若△U2＝2，則將PWM波形的首端和尾端的小段A1分別設置1個高電平；若△U2≥3，則將△U2作為新的△U1，將M2作為新的M1，然后重復執行步驟(4)-(5)。

2.根據權利要求1所述的高精度模擬量輸出方法，其特征在于，所述最終輸出的PWM波形經整流放大后輸出至外部設備。

3.根據權利要求1所述的高精度模擬量輸出方法，其特征在于，還包括有輸出反饋步驟，所述輸出反饋步驟為：

采集經PWM波形經整流放大后的輸出值，將所述輸出值轉換為電壓值Up，將電壓值Up與電壓值U進行比較，若兩者之間的差值△U3不為零，則將差值△U3看作所述差值△U1，然后重復執行(3)至(6)，直至△U3為零，否則不動作。

4.基于PWM波形的單片機高精度模擬量輸出裝置，其特征在于，包括如下步驟：

步驟A.設定PWM波形的輸出頻率為A赫茲；

步驟B.獲取需要進行模擬量輸出的電壓值U，其中電壓值U以毫伏為單位進行計量；

步驟C.若所述單片機的滿量程輸出值為B伏，則將B伏轉換為B×1000毫伏，可看作在一個周期T內具有B×1000個小段B1，其中每個小段B1代表1毫伏的輸出能力；

步驟D.計算電壓值U與所述B×1000個小段B1之間的比值，以求所述PWM波形的占空比；

步驟E.以所述輸出頻率輸出PWM波形時，可看作PWM波形在一個周期T內具有A個小段A1，則在所述PWM波形中，設置一個周期T內存在有個小段A1為高電平，以保持所述占空比不變并生成最終輸出的PWM波形；

所述步驟E的PWM波形具體設計方式為：

(1)根據算式來求取PWM波形中共需設計的高電平總量Q；

(2)對進行向上取整從而獲得數值S1，在PWM波形中，每S1個小段A1作為一子小段C1，每個子小段C1內僅將其中一個小段設置為高電平；

(3)求取高電平總量Q與之間的差值△U1，所述為子小段C1的數量M1；

(4)對向上取整從而獲得數值S2，將第N×S2個子小段C1設置為具有兩個高電平，從而形成M2個子小段C2，其中N為非零整數，所述M2為向上取整后所得到的子小段C2的數量；

(5)根據△U2＝△U1-M2求取差值△U2；

(6)若△U2＝0，則輸出PWM波形；若△U2＝1，則將PWM波形的首端或尾端的小段A1設置為1個高電平；若△U2＝2，則將PWM波形的首端和尾端的小段A1分別設置1個高電平；若△U2≥3，則將△U2作為新的△U1，將M2作為新的M1，然后重復執行步驟(4)-(5)。