AVR汇编百例 - 脉宽调制(PWM)

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正弦波脉宽调制代码

正弦波脉宽调制代码

正弦波脉宽调制代码
脉宽调制(PWM)是一种常用的信号调制技术,用于控制电子设备中的各种功能。

它可以通过改变信号的脉冲宽度来控制输出信号的平均功率。

正弦波脉宽调制(SPWM)是一种特殊的PWM技术,它使用正弦波信号作为调制信号。

SPWM技术在电力电子领域有着广泛的应用。

例如,它可以用于变频器控制,将直流电源转换为交流电源。

此外,SPWM技术还可以在音频放大器中使用,通过调制音频信号的脉冲宽度来控制音量大小。

SPWM技术的实现相对简单。

首先,需要一个正弦波信号作为调制信号。

这个信号可以通过一个简单的振荡电路产生。

然后,将调制信号与一个高频的方波信号进行比较。

当调制信号的幅度大于方波信号时,输出信号为高电平;当调制信号的幅度小于方波信号时,输出信号为低电平。

通过改变调制信号的幅度和频率,可以控制输出信号的平均功率和频率。

SPWM技术的优点在于可以产生接近正弦波的输出信号。

由于正弦波信号具有较低的谐波含量,因此SPWM技术可以减小输出信号中的谐波成分,提高系统的效率。

此外,SPWM技术还可以实现精确的电压和频率控制,满足不同应用的需求。

正弦波脉宽调制是一种常用的信号调制技术,广泛应用于电力电子
和音频放大器等领域。

它通过改变信号的脉冲宽度来控制输出信号的平均功率和频率。

SPWM技术具有接近正弦波的输出特性,可以减小谐波成分,提高系统的效率。

通过合理的调制信号设计,可以实现精确的电压和频率控制,满足各种应用需求。

PWM(脉冲宽度调制Pulse Width Modulation)原理

PWM(脉冲宽度调制Pulse Width Modulation)原理

1、 PWM原理2、调制器设计思想3、具体实现设计一、 PWM(脉冲宽度调制Pulse Width Modulation)原理:脉冲宽度调制波通常由一列占空比不同的矩形脉冲构成,其占空比与信号的瞬时采样值成比例。

图1所示为脉冲宽度调制系统的原理框图和波形图。

该系统有一个比较器和一个周期为Ts的锯齿波发生器组成。

语音信号如果大于锯齿波信号,比较器输出正常数A,否则输出0。

因此,从图1中可以看出,比较器输出一列下降沿调制的脉冲宽度调制波。

通过图1b的分析可以看出,生成的矩形脉冲的宽度取决于脉冲下降沿时刻t k时的语音信号幅度值。

因而,采样值之间的时间间隔是非均匀的。

在系统的输入端插入一个采样保持电路可以得到均匀的采样信号,但是对于实际中tk-kTs<<Ts的情况,均匀采样和非均匀采样差异非常小。

如果假定采样为均匀采样,第k个矩形脉冲可以表示为:(1)其中,x{t}是离散化的语音信号;Ts是采样周期;是未调制宽度;m是调制指数。

然而,如果对矩形脉冲作如下近似:脉冲幅度为A,中心在t = k Ts处,在相邻脉冲间变化缓慢,则脉冲宽度调制波x p(t)可以表示为:(2)其中,。

无需作频谱分析,由式(2)可以看出脉冲宽度信号由语音信号x(t)加上一个直流成分以及相位调制波构成。

当时,相位调制部分引起的信号交迭可以忽略,因此,脉冲宽度调制波可以直接通过低通滤波器进行解调。

二、数字脉冲宽度调制器的实现:实现数字脉冲宽度调制器的基本思想参看图2。

图中,在时钟脉冲的作用下,循环计数器的5位输出逐次增大。

5位数字调制信号用一个寄存器来控制,不断于循环计数器的输出进行比较,当调制信号大于循环计数器的输出时,比较器输出高电平,否则输出低电平。

循环计数器循环一个周期后,向寄存器发出一个使能信号EN,寄存器送入下一组数据。

在每一个计数器计数周期,由于输入的调制信号的大小不同,比较器输出端输出的高电平个数不一样,因而产生出占空比不同的脉冲宽度调制波。

脉宽调制pwm的原理与应用

脉宽调制pwm的原理与应用

脉宽调制(PWM)的原理与应用1. 脉宽调制(PWM)概述脉宽调制(PWM)是一种常用的调制技术,用于控制电子设备中的信号的占空比。

在PWM技术中,周期固定,而信号的脉宽可以根据需要调整。

这种技术可以模拟连续信号,并用于各种应用,如电机控制、光控制和通信系统等。

2. 脉宽调制(PWM)的工作原理脉宽调制(PWM)的工作原理基于占空比的调节来控制输出信号的平均功率。

PWM信号由两个元素组成:周期和脉宽。

周期是信号的总时间长度,脉宽表示信号在一个周期内处于高电平状态的时间长度。

通常情况下,PWM信号的周期是固定的,决定了信号的重复频率。

脉宽则是可调节的,可以通过改变脉宽来控制输出信号的占空比。

占空比是高电平存在的时间与一个周期的比例。

脉宽调制的基本原理是,在一个周期内改变信号的脉宽,来控制输出信号的平均功率。

当脉宽较小的时候,平均功率较低;当脉宽较大的时候,平均功率较高。

3. 脉宽调制(PWM)在电机控制中的应用脉宽调制(PWM)在电机控制中被广泛应用。

通过改变PWM信号的脉宽,可以调整电机的转速和扭矩输出。

3.1 电机转速控制脉宽调制(PWM)可以实现电机的转速控制。

通过改变PWM信号的脉宽,可以改变电机的输入电压,从而控制电机的转速。

较大的脉宽将产生较高的平均电压,从而使电机转速增加;较小的脉宽将产生较低的平均电压,从而使电机转速减小。

3.2 电机扭矩控制脉宽调制(PWM)还可以实现电机的扭矩控制。

通过改变PWM信号的脉宽,可以改变电机的平均电流,从而控制电机的输出扭矩。

较大的脉宽将产生较高的平均电流,从而使电机输出扭矩增加;较小的脉宽将产生较低的平均电流,从而使电机输出扭矩减小。

4. 脉宽调制(PWM)在光控制中的应用脉宽调制(PWM)在光控制中也有广泛的应用。

通过改变PWM信号的脉宽,可以控制LED灯的亮度。

4.1 LED亮度控制LED灯的亮度可以通过改变PWM信号的脉宽来控制。

较大的脉宽将使LED灯处于高亮度状态,而较小的脉宽将使LED灯处于低亮度状态。

AVR PWM、输入捕捉

AVR PWM、输入捕捉

6、10位快速PWM脉宽调制波的应用
快速PWM模式可用于产生高频的PWM波形。快速PWM模 式与其他PWM模式的不同之处是其单边斜坡工作方式,计数器 从BOTTOM计到TOP,然后立即回到BOTTOM重新开始。对于 普通的的比较输出模式,输出地引脚OCnx在TCNTn与OCRnx匹 配时置位,在TOP时清零;对于反向比较输出模式,OCRnx的 动作正好相反。由于使用了单边斜坡模式,快速PWM模式的工 作频率比使用双边斜坡的相位修正PWM模式高一倍。此高频操 作特性使得快速PWM模式十分适合于功率调节、整流和DAC应 用。
7、相位频率修正的PWM脉宽调制波的应用
相位与频率修正PWM模式,简称相频修正模式,可以产生高 精度的、相位与频率都准确的PWM波形。在频率不变的情况下与 相位修正模式类似,相频修正PWM模式基于双斜边操作。计数器 重复的从BOTTOM计到TOP,然后又从TOP倒退回BOTTOM。在 一般的比较输出模式下,当计数器往TOP计数时若TCNTn与 OCRnx匹配,OCnx将被置低,而在计数器往BOTTOM计数时 TCNTn与OCRnx匹配,OCnx将被置高。工作于反向输出比较时 则正好相反。与但斜坡操作相比,双斜坡操作可获得的最大频率 要小。但其对称性十分适合于电机控制。
图中:T是PWM波的周期;T1是高电平的脉宽;VCC是高电平 值。当该PWM波通过一个积分器(低通滤波器)后,可以得到 其输出的平均电压为:V=VCC*T1/T式中:T1/T称为PWM波的 占空比。控制调节和改变T1的宽度,即可改变PWM的占空比, 得到不同的平均电压输出。因此,在实际应用中,常利用PWM 波的输出实现D/A转换,调节电压或电流控制改变电机的转速, 实现变频控制等功能。
1、本课重点
PWM脉宽调制波 基于比较匹配输出的脉冲宽度调制PWM 输入捕捉功能 其它功能的简单介绍 10位快速PWM脉宽调制波的应用 相位频率修正的PWM脉宽调制波的应用 输入捕捉功能的应用

pwm调制方法

pwm调制方法

pwm调制方法PWM(Pulse Width Modulation,脉宽调制)是一种电信号调制技术,通常用于控制电子设备和驱动电机等应用。

PWM调制方法通过控制信号的脉冲宽度来控制输出电平的平均数值。

以下是几种常见的PWM调制方法:1.占空比调制(Duty Cycle Modulation):占空比是指脉冲信号的高电平时间占一个周期的比例。

通过改变脉冲的高电平时间和周期时间(周期=高电平时间+低电平时间),可以控制输出信号的平均电平。

当高电平时间占比较大时,输出电平趋近于高电平;当高电平时间占比较小时,输出电平趋近于低电平。

2.脉冲数调制(Pulse Count Modulation):脉冲数调制是一种在设定的时间内生成一定数量的脉冲的调制方法。

输出脉冲数的多少决定了输出信号的平均电平。

通常,输出脉冲数越多,平均电平越高;输出脉冲数越少,平均电平越低。

3.多级脉冲调制(Multilevel Pulse Modulation):多级脉冲调制是一种通过调整多个不同幅度的脉冲来控制输出信号的平均电平的方法。

每个脉冲的幅度级别决定了对应的电平大小。

通过精确控制每个幅度级别的脉冲数量,可以实现较高分辨率的输出控制。

4.Delta脉宽调制(Delta Modulation):Delta脉宽调制是一种基于脉冲的增量进行调制的方法。

通过比较输入信号与前一个采样的脉冲大小的差异来决定脉冲宽度的增加或减少。

这种方法通常用于模拟信号的数字编码和传输。

这些是一些常见的PWM调制方法,每种方法都有不同的应用场景和适用性。

选择合适的PWM调制方法取决于具体的应用需求和设计要求。

脉冲宽度调制(PWM)和正弦波脉宽调制(SPWM)变频技术简介

脉冲宽度调制(PWM)和正弦波脉宽调制(SPWM)变频技术简介

变频技术之PWM调制技术与SPWM调制技术详解变频技术通过改变电力信号的频率来调节电动机、压缩机和其他电气设备的运行速度。

在实际应用中,变频器是变频技术的核心装置,而脉冲宽度调制(PWM)技术和正弦波脉宽调制(SPWM)技术是实现变频器控制的重要手段。

什么是PWM调制技术PWM调制技术通过控制脉冲信号的宽度,实现对输出电压的调节。

在变频技术中,PWM被广泛应用于变频器中,以控制电动机的速度和转矩输出。

通过改变脉冲信号的占空比(脉冲宽度与周期之比),可以实现对电动机的精确控制。

当需要增大输出电压时,增加脉冲信号的宽度;当需要减小输出电压时,减小脉冲信号的宽度。

这种方式使得电动机可以在不同负载条件下保持稳定的转速和扭矩输出。

同时,PWM调制技术还具有响应快、控制精度高、效率高等优点,被广泛应用于各种电力控制系统中。

PWM调制波形如图1所示:图1PWM调制波形PWM技术具有以下优点:高效性:由于PWM技术可以通过调整脉冲宽度来控制电机的输出电压和频率,因此可以实现电机在不同负载条件下的高效运行。

通过减小电机额定电压,PWM技术可以降低电机的功耗,提高整体效率。

精确控制:PWM技术具有响应速度快、控制精度高的特点。

通过微调脉冲宽度和周期,可以实现对电机转速和扭矩的精确调节,满足不同应用的需求。

减少机械冲击:PWM技术可以实现电机的软启动和软停止,减少了机械系统的冲击和磨损,延长了设备的使用寿命。

尽管PWM技术具有许多优点,但也存在一些局限性:谐波问题:PWM技术在产生脉冲信号时会引入谐波成分,可能对电力网络和其他设备造成干扰。

为了减少谐波,需要采取滤波和抑制措施,增加了系统的复杂性和成本。

开关损耗:PWM技术使用高频开关装置,开关的频繁操作会产生开关损耗。

这些损耗会转化为热能,需要适当的散热系统来冷却电路。

EMI干扰:由于高频开关操作,PWM技术可能会产生电磁干扰(EMI),对周围的电子设备和无线通信系统造成干扰。

PWM(脉冲宽度调制PulseWidthModulation)原理

PWM(脉冲宽度调制PulseWidthModulation)原理

PWM(脉冲宽度调制PulseWidthModulation)原理1、 PWM原理2、调制器设计思想3、具体实现设计⼀、 PWM(脉冲宽度调制Pulse Width Modulation)原理:脉冲宽度调制波通常由⼀列占空⽐不同的矩形脉冲构成,其占空⽐与信号的瞬时采样值成⽐例。

图1所⽰为脉冲宽度调制系统的原理框图和波形图。

该系统有⼀个⽐较器和⼀个周期为Ts的锯齿波发⽣器组成。

语⾳信号如果⼤于锯齿波信号,⽐较器输出正常数A,否则输出0。

因此,从图1中可以看出,⽐较器输出⼀列下降沿调制的脉冲宽度调制波。

通过图1b的分析可以看出,⽣成的矩形脉冲的宽度取决于脉冲下降沿时刻t k时的语⾳信号幅度值。

因⽽,采样值之间的时间间隔是⾮均匀的。

在系统的输⼊端插⼊⼀个采样保持电路可以得到均匀的采样信号,但是对于实际中tk-kTs<(1)其中,x{t}是离散化的语⾳信号;Ts是采样周期;是未调制宽度;m是调制指数。

然⽽,如果对矩形脉冲作如下近似:脉冲幅度为A,中⼼在t = k Ts处,在相邻脉冲间变化缓慢,则脉冲宽度调制波x p(t)可以表⽰为:(2)其中,。

⽆需作频谱分析,由式(2)可以看出脉冲宽度信号由语⾳信号x(t)加上⼀个直流成分以及相位调制波构成。

当时,相位调制部分引起的信号交迭可以忽略,因此,脉冲宽度调制波可以直接通过低通滤波器进⾏解调。

⼆、数字脉冲宽度调制器的实现:实现数字脉冲宽度调制器的基本思想参看图2。

图中,在时钟脉冲的作⽤下,循环计数器的5位输出逐次增⼤。

5位数字调制信号⽤⼀个寄存器来控制,不断于循环计数器的输出进⾏⽐较,当调制信号⼤于循环计数器的输出时,⽐较器输出⾼电平,否则输出低电平。

循环计数器循环⼀个周期后,向寄存器发出⼀个使能信号EN,寄存器送⼊下⼀组数据。

在每⼀个计数器计数周期,由于输⼊的调制信号的⼤⼩不同,⽐较器输出端输出的⾼电平个数不⼀样,因⽽产⽣出占空⽐不同的脉冲宽度调制波。

脉冲宽度调制

脉冲宽度调制

脉冲宽度调制————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:ﻩ脉冲宽度调制脉冲宽度调制(PWM),是英文“Pulse Width Modulation”的缩写,简称脉宽调制,是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

目录1简介2背景介绍3基本原理4谐波频谱5具体过程6优点7控制方法8应用领域9具体应用1简介脉冲宽度调制是一种模拟控制方式,其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置,来实现晶体管或MOS管导通时间的改变,从而实现开关稳压电源输出的改变。

这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定,是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。

PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点。

由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。

2背景介绍随着电子技术的发展,出现了多种PWM技术,其中包括:相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等,而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法,它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形,通过改变脉冲列的周期可以调频,改变脉冲的宽度或占空比可以调压,采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。

可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。

模拟信号的值可以连续变化,其时间和幅度的分辨率都没有限制。

9V电池就是一种模拟器件,因为它的输出电压并不精确地等于9V,而是随时间发生变化,并可取任何实数值。

与此类似,从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。

模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内,例如在{0V,5V}这一集合中取值。

脉冲宽度调制(PWM)技术原理

脉冲宽度调制(PWM)技术原理

一、PWM技术原理由于全控型电力半导体器件的出现,不仅使得逆变电路的结构大为简化,而且在控制策略上与晶闸管类的半控型器件相比,也有着根本的不同,由原来的相位控制技术改变为脉冲宽度控制技术,简称PwM技术。

PwM技术可以极其有效地进行谐波抑制,在频率、效率各方面有着明显的优点使逆变电路的技术性能与可靠性得到了明显的提高。

采用PwM方式构成的逆变器,其输人为固定不变的直流电压,可以通过PwM技术在同一逆变器中既实现调压又实现调频。

由于这种逆变器只有一个可控的功率级,简化了主回路和控制回路的结构,因而体积小、质量轻、可靠性高。

又因为集凋压、调频于一身,所以调节速度快、系统的动态响应好。

此外,采用PwM技术不仅能提供较好的逆变器输出电压和电流波形,而且提高了逆变器对交流电网的功率因数。

把每半个周期内,输出电压的波形分割成若干个脉冲,每个脉冲的宽度为每两个脉冲间的间隔宽度为t2,则脉冲的占空比γ为此时,电压的平均值和占空比成正比,所以在调节频率时,不改变直流电压的幅值,而是改变输出电压脉冲的占空比,也同样可以实现变频也变压的效果。

二、正弦波脉宽调制(sPwM)1.sPwM的概念工程实际中应用最多的是正弦PwM法(简称sPwM),它是在每半个周期内输出若干个宽窄不同的矩形脉冲波,每一矩形波的面积近似对应正弦波各相应每一等份的正弦波形下的面积可用一个与该面积相等的矩形来代替,于是正弦波形所包围的面积可用这N个等幅(Vd)不等宽的矩形脉冲面积之和来等效。

各矩形脉冲的宽度自可由理论计算得出,但在实际应用中常由正弦调制波和三角形载波相比较的方式来确定脉宽:因为等腰三角形波的宽度自上向下是线性变化的,所以当它与某一光滑曲线相交时,可得到一组幅值不变而宽。

度正比于该曲线函数值的矩形脉冲。

若使脉冲宽度与正弦函数值成比例,则也可生成sPwM波形。

在工程应用中感兴趣的是基波,假定矩形脉冲的幅值Vd恒定,半周期内的脉冲数N也不变,通过理论分析可知,其基波的幅值V1m脉宽δi有线性关系在进行脉宽调制时,使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。

脉宽调制型(pwm)功率放大器课件

脉宽调制型(pwm)功率放大器课件
不断尝试
在调试和优化过程中,应不断尝试不同的方法和参数, 以找到最佳的配置。
常见问题与解决方案
波形失真
输出波形可能出现谐波失真或非线性失真。
稳定性问题
放大器可能出现不稳定或振荡现象。
常见问题与解决方案
• 效率不高:在某些情况下,放大 器的效率可能较低,导致热量积 累。
常见问题与解决方案
01
解决方案
数字控制技术
将数字信号处理和控制算法应用于PWM功率放大器,提高其性能 和稳定性。
应用领域拓展与市场前景
5G通信
随着5G通信技术的普及,PWM功率放大器在基站和终端设备中的 应用将进一步增加。
电动汽车与充电设施
电动汽车市场的快速发展将带动PWM功率放大器在车载充电机和 充电设施中的应用。
工业自动化
智能化与自动化
未来PWM功率放大器将更加智能化和自动化,具备自适 应调节、远程控制和故障诊断等功能。
安全与可靠性
随着应用领域的拓展,PWM功率放大器的安全性和可靠 性问题将更加突出,需要加强相关研究和测试。
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效率与失真度分析
总结词
效率与失真度是评价PWM功率放大器性能的重要参 数,它们分别反映了功率放大器的能量利用效率和信 号质量。
详细描述
效率是指功率放大器输出功率与输入功率的比值,反 映了能量利用的效率。高效率的PWM功率放大器能 够减少能源浪费和散热问题,提高整体性能。失真度 是指输出信号与输入信号在波形上的差异程度,包括 谐波失真和交叉调制失真等。失真度越低,信号质量 越好,能够更好地还原原始信号的特征。在PWM功 率放大器的设计中,需要综合考虑效率与失真度的要 求,通过优化调制波的参数和选择合适的电路拓扑结 构来实现最佳的性能表现。

avr使用范例--定时器实现pwm功能.doc

avr使用范例--定时器实现pwm功能.doc

AVR使用范例--定时器实现PWM功能本页关键词:什么是pwm pwm原理pwm控制pwm芯片pwm 单片机单片机pwm控制应用pwm电路pwm输出pwm调制脉宽调制PWM是开关型稳压电源中的术语。

这是按稳压的控制方式分类的,除了PWM型,还有PFM型和PWM、PFM混合型。

脉宽宽度调制式(PWM)开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下,通过电压反馈调整其占空比,从而达到稳定输出电压的目的。

通俗的说PWM就是波形,波形的波峰以波谷的比例关系成为占空比,我们可以通过PWM控制电机,音量控制,模拟控制等。

AVR单片机的定时器可以轻松实现PWM功能。

mega16和mega32的timer0是和timer2都具有PWM功能,timer0和timer2都为8位定时器。

timer2为异步操作定时器,在操作过程中要等待寄存器状态更改完成。

详情参看数据手册:8位有pwm操作的异步操作定时器timer2。

下图设定使用timer0来实现PWM功能。

PWM电机控制:。

OC0 output mode 设定了pwm输出控制选择:正常的端口操作,不与OC0 相连接,比较匹配发生时OC0 取反,比较匹配发生时OC0 清零,比较匹配发生时OC0 置位。

Waveform mode设定了波形产生模式:比较匹配输出模式,快速PWM 模式,相位修正PWM 模式。

更详细的内容请参看数据手册。

看看程序代码://ICC-AVR application builder : 2006-11-25 0:15:12// Target : M16// Crystal: 7.3728Mhz#include#includevoid port_init(void){PORTA = 0x00;DDRA = 0x00;DDRB = 0x08; //PB3为PWM输出,非常重要,否则无法输出波形 DDRB = 0x00;PORTC = 0x00; //m103 output onlyDDRC = 0x00;PORTD = 0x00;DDRD = 0x00;}//TIMER0 initialize - prescale:64// WGM: Normal// desired value: 1KHz// actual value: 1.002KHz (0.2%)void timer0_init(void){TCCR0 = 0x00; //stopTCNT0 = 0x8D; //set count /*TCNT0*/OCR0 = 0x73; //set compare /*OCR0*/TCCR0 = 0x23; //start timer /*TCCR0*/}#pragma interrupt_handler timer0_comp_isr:20void timer0_comp_isr(void){//compare occured TCNT0=OCR0#pragma interrupt_handler timer0_ovf_isr:10void timer0_ovf_isr(void){TCNT0 = 0x8D; //reload counter value}//call this routine to initialize all peripherals void init_devices(void){//stop errant interrupts until set upCLI(); //disable all interruptsport_init();timer0_init();MCUCR = 0x00;GICR = 0x00;TIMSK = 0x03; //timer interrupt sources /*TIMSK*/ SEI(); //re-enable interrupts//all peripherals are now initialized}void main(void) /*加上这些,程序就可以运行了。

PWM脉宽调制方法介绍

PWM脉宽调制方法介绍

脉冲宽度调制脉冲宽度调制(PWM)是英文“Pulse Width Modulation”的缩写,简称脉宽调制。

它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用于测量,通信,功率控制与变换等许多领域。

一种模拟控制方式,根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置,来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变,这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。

脉冲宽度调制(PWM)是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。

通过高分辨率计数器的使用,方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。

PWM信号仍然是数字的,因为在给定的任何时刻,满幅值的直流供电要么完全有(ON),要么完全无(OFF)。

电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。

通的时候即是直流供电被加到负载上的时候,断的时候即是供电被断开的时候。

只要带宽足够,任何模拟值都可以使用PWM进行编码。

多数负载(无论是电感性负载还是电容性负载)需要的调制频率高于10Hz,通常调制频率为1kHz到200kHz之间。

许多微控制器内部都包含有PWM控制器。

例如,Microchip公司的PIC16C67内含两个PWM控制器,每一个都可以选择接通时间和周期。

占空比是接通时间与周期之比;调制频率为周期的倒数。

执行PWM操作之前,这种微处理器要求在软件中完成以下工作:* 设置提供调制方波的片上定时器/计数器的周期* 在PWM控制寄存器中设置接通时间* 设置PWM输出的方向,这个输出是一个通用I/O管脚* 启动定时器* 使能PWM控制器PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的,无需进行数模转换。

让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。

噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时,也才能对数字信号产生影响。

对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点,而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。

pwm脉宽调制原理

pwm脉宽调制原理

pwm脉宽调制原理PWM脉宽调制原理概述PWM(Pulse Width Modulation)脉宽调制是一种控制技术,通过改变信号的占空比来控制电路的输出功率。

在电机控制、光照调节、音频放大等领域广泛应用。

基本原理PWM脉宽调制的基本原理是将一个模拟信号转换为一个数字信号,然后通过改变数字信号的占空比来控制输出电压或电流。

具体实现过程如下:1. 模拟信号采样:将模拟信号输入到采样器中进行采样,得到一系列离散化的采样值。

2. 数字量化:将采样值转换为数字量,通常使用ADC(Analog-to-Digital Converter)芯片完成。

3. 数字信号处理:将数字量化后的信号进行处理,通常包括滤波、放大和限幅等操作。

4. PWM生成:根据处理后的数字信号生成PWM波形,并通过输出端口输出给负载。

5. 输出功率控制:通过改变PWM波形的占空比来控制负载的输出功率。

PWM波形生成方法1. 单稳态比较器法:利用单稳态触发器产生一个固定频率和幅值相等的方波,然后将其与模拟信号进行比较,得到PWM波形。

2. 双稳态比较器法:利用双稳态触发器产生一个固定频率和幅值相等的方波,并将其与模拟信号进行比较,得到PWM波形。

3. 直接数字控制法:利用单片机或FPGA等数字芯片直接生成PWM 波形,可以灵活控制频率和占空比。

4. 模拟集成电路法:利用专门的PWM芯片或集成电路实现PWM波形生成。

PWM占空比控制占空比是指PWM波形中高电平时间占总周期时间的比例。

通常使用百分数表示,如50%表示高电平时间为总周期时间的一半。

占空比越大,输出功率越大;反之则输出功率越小。

常见的占空比调节方法有以下几种:1. 电位器调节法:通过调节电位器来改变输入信号的幅值,从而改变PWM波形的占空比。

2. 软件控制法:通过编写程序来实现对PWM波形的频率和占空比控制。

3. 外部输入法:通过外部输入信号来改变PWM波形的频率和占空比。

应用领域PWM脉宽调制技术广泛应用于以下领域:1. 电机控制:通过改变PWM波形的占空比来控制电机的转速和输出功率。

PWM简介

PWM简介

脉冲宽度调制(PWM),是英文“Pulse Width Modulation”的缩写,简称脉宽调制,是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点。

由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。

基本原理随着电子技术的发展,出现了多种PWM技术,其中包括:相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等,而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法,它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形,通过改变脉冲列的周期可以调频,改变脉冲的宽度或占空比可以调压,采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。

可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。

模拟信号的值可以连续变化,其时间和幅度的分辨率都没有限制。

9V电池就是一种模拟器件,因为它的输出电压并不精确地等于9V,而是随时间发生变化,并可取任何实数值。

与此类似,从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。

模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内,例如在{0V, 5V}这一集合中取值。

模拟电压和电流可直接用来进行控制,如对汽车收音机的音量进行控制。

在简单的模拟收音机中,音量旋钮被连接到一个可变电阻。

拧动旋钮时,电阻值变大或变小;流经这个电阻的电流也随之增加或减少,从而改变了驱动扬声器的电流值,使音量相应变大或变小。

与收音机一样,模拟电路的输出与输入成线性比例。

尽管模拟控制看起来可能直观而简单,但它并不总是非常经济或可行的。

其中一点就是,模拟电路容易随时间漂移,因而难以调节。

能够解决这个问题的精密模拟电路可能非常庞大、笨重(如老式的家庭立体声设备)和昂贵。

脉宽调制(PWM)控制电路

脉宽调制(PWM)控制电路

脉宽调制(PWM )控制电路在一些变频控制系统中,要求在调频的同时调节电压,如在变频调速系统中要求逆变器输出电压随频率的改变而改变,以防止电动机出现过励磁或欠励磁现象;在中频感应加热炉的频率控制时也要求相应改变电压。

控制输出电压变化最理想的方法是脉宽调制。

脉宽调制控制电路(PWM)是通过调节控 制电压脉冲的宽度和脉冲列的周期来控制输出电压和频率。

通过利用PWM 信号触发可关 断晶闸管(GT())或功率晶体管等开关器件的导通和关断,把直流电压变为电压脉冲列。

在逆 变器中采用PWM 控制,可以同时完成调频和调压的任务。

PWM 广泛应用于开关电源、不间断电源、直流电机调速、交流电机变频调速和中频炉电源控制等领域。

4.5.1 脉宽调制控制电路的基本原理脉宽调制控制电路的基本构成和工作原理等叙述如下一、PWM 的基本电路基本的脉宽调制控制电路由电压—脉宽转换器和开关功率放大器组成.其组成原理如图 4-5-1所示。

电压一脉宽转换器的核心是运算放大器(比较器)。

运算放大器A 输入信号有 调制信号T u (其频率为主电路所需的开关调制频率)、负偏置电压P u 、控制电压信号C u 。

由于运算放大器为开环,因此,该比较器的输出仅取决于输入方向的两个极限位(取决于)(P T c u u u +-的正负),此输出经开关功率放大器输出到触发脉冲列逆变器。

如图4-5-1所示,调制电压T u 为锯齿波,当控制电压C u > P C u u +时,运算放大器的输出为低电平,如图(b)所示;反之,当C u < P C u u +时,运算放大器的输出为高电平,(如图(c)所示)。

图4-5-1 脉宽调制控制电路组成原理图 图4-5-4 脉冲调制波形图。

PWM(脉宽调制)的基本原理及其应用实例

PWM(脉宽调制)的基本原理及其应用实例

PWM(脉宽调制)的基本原理及其应用实例脉宽调制(P ulse W idth M odulation)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

模拟电路模拟信号的值可以连续变化,其时间和幅度的分辨率都没有限制。

9V电池就是一种模拟器件,因为它的输出电压并不精确地等于9V,而是随时间发生变化,并可取任何实数值。

与此类似,从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。

模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内,例如在{0V, 5V}这一集合中取值。

模拟电压和电流可直接用来进行控制,如对汽车收音机的音量进行控制。

在简单的模拟收音机中,音量旋钮被连接到一个可变电阻。

拧动旋钮时,电阻值变大或变小;流经这个电阻的电流也随之增加或减少,从而改变了驱动扬声器的电流值,使音量相应变大或变小。

与收音机一样,模拟电路的输出与输入成线性比例。

尽管模拟控制看起来可能直观而简单,但它并不总是非常经济或可行的。

其中一点就是,模拟电路容易随时间漂移,因而难以调节。

能够解决这个问题的精密模拟电路可能非常庞大、笨重(如老式的家庭立体声设备)和昂贵。

模拟电路还有可能严重发热,其功耗相对于工作元件两端电压与电流的乘积成正比。

模拟电路还可能对噪声很敏感,任何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。

数字控制通过以数字方式控制模拟电路,可以大幅度降低系统的成本和功耗。

此外,许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器,这使数字控制的实现变得更加容易了。

简而言之,PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。

通过高分辨率计数器的使用,方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。

PWM信号仍然是数字的,因为在给定的任何时刻,满幅值的直流供电要么完全有(ON),要么完全无(OFF)。

电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。

脉宽调制 解调

脉宽调制 解调

脉宽调制(PWM)是一种通过调整信号的脉冲宽度来实现模拟信号的数字表示的技术。

解调是将经过脉宽调制的信号还原为原始模拟信号的过程。

脉宽调制(PWM)的工作原理:
1.信号采样:原始模拟信号经过采样,将连续的模拟信号转换为离散的数字
信号。

2.脉宽调制:通过比较模拟信号的振幅和一个固定的参考电平,产生一系列
的脉冲。

脉冲的宽度与原始信号的振幅成比例。

3.PWM信号输出:生成的PWM信号包含一系列的脉冲,脉冲的宽度代表了
原始信号的振幅。

PWM信号的解调:
1.低通滤波: PWM信号的解调通常从使用低通滤波器开始。

由于PWM信号
的频率较高,低通滤波器可以滤除高频成分,留下目标信号。

2.脉宽调制的逆过程:利用脉宽调制的逆过程,即通过测量脉冲宽度来还原
原始信号。

这可能涉及到使用计数器或定时器来测量每个脉冲的宽度。

3.模拟信号输出:解调后得到的信号再经过数字到模拟的转换器(DAC),
将其还原为模拟信号。

示例代码(Python):
以下是一个简单的示例,演示了PWM信号的生成和解调:
这个示例中,生成了一个原始的正弦模拟信号,然后进行了PWM调制和解调,并绘制了相应的图形。

这只是一个简单的示例,实际中可能需要更复杂的电路和算法来完成PWM信号的解调。

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;脉宽调制(PWM)输出程序;范例50 ;以定时器定时产生精确半秒信号,以PD5输出精确秒号.ORG $000 ;晶体实测频率为8000367HZSTRT40: RJMP RST40 ;USE 8535.ORG $008 ;t/C1 overflow vectorRJMP T1_OVF.ORG $011RST40: LDI R16,HIGH(ramend)OUT SPH,R16LDI R16,LOW(ramend)OUT SPL,R16SBI DDRD,5 ;PD5(OC1A)为输出CBI PORTD,5 ;初始输出为低LDI R16,2 ;8分频INT(8000367/8)=1000046) 折半500023定半秒OUT TCCR1B,R16 ;T/C1控制寄存器(I/O ADDR:$2E)LDI R16,$5E ;500023=65536*8-24265=$10000*8-$5EC9OUT TCNT1H,R16 ;TCC=$5EC9 先写高位字节LDI R16,$C9OUT TCNTIL,R16LDI R16,$04OUT TIMSK,R16 ;允许T/C1溢出中断/8535C/t1:timsk,2&t0:timsk,0LDI R17,8 ;8次中断定半秒CLR R16OUT TIFR,R16 ;清除定时/计数器中断标志SEI ;HH40: RJMP HH40 ;背景程序略T1_OVF: IN R5,SREG ;保存状态寄存器DEC R17BRNE COMP1 ;定时时间到?IN R16,PORTD ;读入PD5当前状态LDI R17,$20EOR R16,R17 ;求反PD5(OC1A)输出OUT PORTD,R16IN R17,TCNT1L ;*IN R16,TCNT1H ;*读回TCNT1计数值SUBI R17,$37 ;*SBCI R16,$A1 ;*减去$5EC9之补码$A137SUBI R17,$FF ;*补偿指令8条占一个计数单位SBCI R16,$FF ;*补偿后TCC=$5EC9+(TCNT1)+1OUT TCNT1H,R16 ;*OUT TCNT1L,R17 ;*写入TCNT1LDI R17,8 ;重新写入中断次数COMP1: OUT SREG,R5RETI;范例51 ;以比较匹配A达到时交替输出高低电平及写入其维持;时间常数之方法实现脉宽调制输出.ORG $000STRT41: RJMP RST41 ;5.008MS(高):10.000MS(低) 晶振4MHZ .ORG $006RJMP T1_CMPA ;USE 8535.ORG $011RST41: LDI R16,HIGH(RAMEND)OUT SPH,R16LDI R16,LOW(RAMEND)OUT SPL,R16LDI R16,$80 ;T/C1比较匹配A达到时,清除输出脚oc1aOUT TCCR1A,R16LDI R16,$0B ;64分频ctc1=1 比较匹配达到清tcnt1OUT TCCR1B,R16SBI DDRD,5SBI PORTD,5 ;pd5(oc1a)初始化输出为高CLR R16OUT TCNT1H,R16 ;予清除tcnt1OUT TCNT1L,R16LDI R16,1OUT OCR1AH,R16LDI R16,$39 ;写比较匹配寄存器(313*0.25*64=5.008MS)OUT OCR1AL,R16LDI R16,$10OUT TIMSK,R16 ;允许比较匹配A中断SEIHH41: RJMP HH41 ;背景程序略T1_CMPA:IN R5,SREGIN R16,TCCR1ASBRS R16,6RJMP OUTLOW ;当前输出低电平,转LDI R16,1OUT OCR1AH,R16LDI R16,$39 ;写入高电平维持时间313OUT OCR1AL,R16LDI R16,$80 ;比较匹配A达到时,OC1A输出为低OUT TCCR1A,R16OUT SREG,R5RETIOUTLOW: LDI R16,2OUT OCR1AH,R16LDI R16,$71 ;写入低电平维持时间625(=$271) (625*0.25*64=10.000MS) OUT OCR1AL,R16LDI R16,$C0 ;比较匹配A达到时,OC1A输出为高OUT TCCR1A,R16OUT SREG,R5RETI;范例52 ;以比较匹配达到时求反输出并按高低电平写入.ORG $000 ;维持时间之方法实现脉宽调制输出STRT42: RJMP RST42 ;5.008MS(高):10.000MS(低) 晶振4MHZ .ORG $006RJMP T1_CMPA.ORG $011RST42: LDI R16,HIGH(ramend)OUT SPH,R16LDI R16,LOW(RAMEND)OUT SPL,R16LDI R16,$40 ;比较匹配A达到时,对OC1A输出求反OUT TCCR1A,R16LDI R16,$0C ;256分频ctc1=1 比较匹配达到时清除cnt1 OUT TCCR1B,R16SBI DDRD,5 ;PD5(oc1a)为输出SBI PORTD,5 ;初始输出为高CLR R16OUT TCNT1H,R16 ;清除tcnt1OUT TCNT1L,R16OUT OCR1AH,R16LDI R16,78 ;高电平时间常数78OUT OCR1AL,R16LDI R16,$10OUT TIMSK,R16 ;允许比较匹配A中断SEIHH42: RJMP HH42 ;背景程序略T1_CMPA:IN R5,SREG ;IN R16,PORTDSBRC R16,5RJMP T1CM1 ;当前oc1a为高,转LDI R16,0OUT OCR1AH,R16LDI R16,156 ;低电平时间常数156OUT OCR1AL,R16OUT SREG,R5RETIT1CM1: LDI R16,0OUT OCR1AH,R16LDI R16,78 ;高电平时间常数78OUT OCR1AL,R16OUT SREG,R5RETI;模/数转换和数/模转换及脉宽调制输出应用;范例53 ;模拟量采集和3路脉宽调制输出(OCR1A/OCR1B&OCR2)综合程;序/晶振4MHZ.ORG $000STRT50: RJMP RST50 ;avr is AT90S8535.ORG $00ERJMP ADCOM ;模数转换完成中断.ORG $011RST50: LDI R16,HIGH(ramend)OUT SPH,R16LDI R16,LOW(ramend)OUT SPL,R16 ;堆栈指针初始化CLR R11 ;通道号初始化CLR R12CLR R13 ;累加和予清除OUT $07,R11 ;ADC通道初始化,指向0#通道LDI R16,$6C ;T/C2为自运行pwm输出,加法计数匹配清除OC2,减法计;数匹配置位OC2(正向PWM);对晶振64分频OUT TCCR2,R16 ;tccr2' ADDR.:$25LDI R16,$ED ;使能,启动ADC/自由运行/转换完成中断/对晶振32分频OUT ADCSR,R16 ;ADDR:$06 adc控制状态寄存器IN R16,ASSRCBR R16,8OUT ASSR,R16 ;TCNT2 用主时钟!INC R11OUT $07,R11 ;予切换到1号ADC通道SBI DDRD,4SBI PORTB,4 ;pd4:oc1bSBI DDRD,5 ;pd5:oc1a pd4,pd5 皆为输出oc1b初始输出为高SBI DDRD,7 ;oc2 输出LDI R16,$E3 ;0B11100011,自运行PWM,COM1A1/0=11,COM1B1/0=10 OUT TCCR1A,R16 ;减法计数匹配清除OC1A,加法计数匹配置位OC1A(反向PWM);加法计;数匹配清除OC1B,减法计数匹配置位OC1B(正向PWM)LDI R16,2OUT TCCR1B,R16 ;tcnt1 8分频LDI R16,0OUT TCNT1H,R16 ;wr.high B at firstOUT TCNT1L,R16 ;清除TCNT1OUT TCNT2,R16 ;清除TCNT2OUT DDRA,R16 ;A口输入OUT PORTA,R16 ;输入为高阻态SEICOMLP: CPI R11,1BREQ COMLP ;通道号初始为1,等待切换过去COML0: CPI R11,1BRNE COML0 ;通道号再次为1时,0#通道正在转换,7#通道已转换完毕,;已得到8个A/D采样累加和ASR R12ROR R13ASR R12ROR R13ASR R12ROR R13 ;累加和除以8BRCC COML1CLR R16ADC R13,R16ADC R12,R16 ;四舍五入COML1: OUT OCR1AH,R12OUT OCR1AL,R13OUT OCR1BH,R12OUT OCR1BL,R13 ;10位数据写入比较匹配寄存器ASR R12ROR R13ASR R12ROR R13BRCC COML2INC R13BRNE COML2DEC R13COML2: OUT OCR2,R13 ;8位数据写入比较匹配寄存器CLR R12CLR R13 ;累加和清除RJMP COMLPADCOM: IN R15,ADCL ;ADC完成中断IN R14,ADCHADD R13,R15 ;模拟数值加入累加和ADC R12,R14INC R11SBRC R11,3CLR R11 ;total 8 chanales!&8 CHANGED TO 0OUT $07,R11 ;$07:admux'address REGISTERRETI;范例54 ;以R-2R电阻网络和C口配合组成DAC与输入模拟量比较实现模数转换.ORG $000 ;电阻网络DAC最大输出(AIN0)只能达到3.32V(PCi输出只能达到5V)STRT51: RJMP RST51 ;输入模拟量最大为4.98V,故应将DAC输出放大1.5倍再与前者比较.ORG $011 ;也可将输入模拟量衰减为2/3再与DAC输出比较RST51: LDI R16,2 ;但应将转换结果乘以1.5以使其复原,程序取后者OUT SPH,R16 ;堆栈指针初始化LDI R16,$5FOUT SPL,R16SER R16OUT DDRC,R16 ;C口全部为输出,DAC输出为AIN0输入CLR R16OUT DDRB,R16 ;B口为输入LDI R16,$F3OUT PORTB,R16 ;PB2(AIN0),PB3(AIN1)输入为高阻状态CLR R15 ;模数转换结果予清除LDI R16,$80 ;逼近增量初始值CMPLP: ADD R15,R16 ;模数转换阶段值加逼近增量OUT PORTC,R15 ;转成模拟量NOPNOPNOP ;4MHZ/等待1微秒SBIC ACSR,ACO ;输入模拟量大于DAC模拟量,清除ACOSUB R15,R16 ;否则去掉逼近增量LSR R16 ;逼近增量折半BRNE CMPLP ;逼近增量变为0?MOV R16,R15 ;*是,转换结束LSR R15 ;*ADC R15,R16 ;*将转换结果乘以1.5HH50: RJMP HH50 ;背景程序略范例55 ;40点平均在r18r19,累加和在r5r6r7;20点平均在R14R15,累加和在R1R3R4 SLPA V: PUSH R26 ;采样在R8R9,采样数据存储区$150--$19F/工作寄存器r1--r19&r26 r27PUSH R27LDI R27,1LDS R26,$14F ;数据存储区首地址$14FADD R7,R9ADC R6,R8 ;采样加入40点平均累加和BRCC SLP1INC R5 ;有进位,高位字节增1ADC R3,R8 ;采样加入20点平均累加和BRCC SLP2INC R1 ;有进位,高位字节增1SLP2: LD R16,XST X+,R9MOV R9,R16 ;置换出最旧采样低位字节LD R16,XST X+,R8MOV R8,R16 ;置换出最旧采样高位字节CPI R26,$A0BRNE SLPA1LDI R26,$50 ;采样放满存储区后,指针初始化($1A0=$150)STS $14F,R26LDS R16,$A4SBRC R16,4RJMP SLPA2 ;40点平均时间达到,转SBR R16,$10 ;设置40点平均时间达到标志STS $A4,R16RJMP SLDIV ;转去计算40点平均SLPA1: STS $14F,R26 ;暂存指针LDS R16,$A4SBRS R16,4RJMP SLPB0 ;还未到40点平均,转SLPA2: SUB R7,R9SBC R6,R8 ;到40点平均后除加上新采样外,还要减去最旧采样BRCC SLDIVDEC R5 ;不够减,高位字节减1SLDIV: CLR R12LDI R16,40MOV R11,R16CLR R10MOV R13,R5MOV R14,R6MOV R15,R7RCALL DIV165 ;计算40点平均MOV R18,R14MOV R19,R15 ;存入r18r19SLPB0: CPI R26,$78BRNE SLPB1LDS R16,$A4SBRC R16,3RJMP SLPB2SBR R16,8 ;建20点平均时间到标志RJMP SLPDV ;SLPB1: LDS R16,$A4SBRS R16,3RJMP SLRET ;20点平均时间未到SLPB2: SUBI R26,42 ;指针退回42字节,指向20点平均最旧数据CPI R26,$50 ;不小于80,未超出采样数据存储区BRCC SLPB20SUBI R26,-80 ;否则加80调整回$150-$19FSLPB20: LD R11,X+ ;LD R10,XSUB R4,R11SBC R3,R10 ;找到20点平均最旧采样,并将其从累加和中减去!BRCC SLPDVDEC R1SLPDV: LDI R16,20MOV R11,R16CLR R10CLR R12MOV R13,R1MOV R14,R3MOV R15,R4RCALL DIV165 ;20点平均在r14r15中SLRET: POP R27POP R26RET。

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