【单片机概念基础】迟迟搞不懂预分频系数、PWM占空比等等概念和计算怎么办？_pwm预分频系数

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前言

在学习单片机的过程中，预分频系数和PWM（脉冲宽度调制）占空比是两个常见但容易令人困惑的概念。预分频系数涉及定时器的时钟频率控制，而PWM占空比则关系到输出波形的高低电平时间比例。本文将简要介绍这两个概念，帮助读者更好地理解和应用于单片机开发中。

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注意：本博客使用72MHz的CPU给大家演示

一、分频系数

1.1 为什么需要分频系数

首先我们需要知道怎么算一个时钟的周期，他有下面这个公式计算：

在72MHz的CPU中，他每一个时钟周期的频率就是

预分频系数一般是用在计时器中的，在计时器中，他的原理就是计数，计数到指定产生一个中断而已，
计数器寄存器为16位寄存器，他可以存储最大0xFFFF个数据，当有一个时钟过来的时候，他的计数值+1，那么我们就可以计算他的中断产生一次多少us了。当从0计数到0xFFFF时，我们可以计算出他的时间为大约910us，那如果我们1ms或者1us产生中断怎么办，现在这样就不够用了啊，这样就出现了我们的分频系数，他的原理就是在计数寄存器前面在加一个计数的，这样达到分频的效果

1.2 分频系数怎么计算

如果我们设置分频系数为1时，他会从0计数到1，再到0，到0时他发出一个时钟周期，这样输入给计数器的时钟频率就只有36MHz了，再通过计数器的原理就可以发现他的中断时间延长了，比如说我的分频系数为10，那么我们可以进行计算他一次中断的时间：
分频系数为10的时候，计数器得到的时钟频率为7.2MHz，他的周期为

那么一个周期为1.3889us，如果计数器为0~0xFFFF，则我们可以算出一次中断的时间为：大约91,021.5615us一次中断

二、PWM占空比

PWM占空比是什么

我们经常使用定时器来实现 PWM 脉冲输出。PWM（Pulse Width Modulation）简称脉宽调制，使用定时器输出如下图所示的波形：

T 和 T1 都可以调整，占空比 duty = T1/T。占空比是一个脉冲周期内，高电平的时间与整个周期时间的比例，取值为 0%~100%。

对于数字信号，它只能输出高、低两种电平，比如 3.3V 或 0V。如果使用它来驱动电路，想达到 1.65V 的效果，就需要使用方波，控制占空比，比如把占空比设置为 50%。在一定频率下，调整占空比可以得到“输出模拟电压”的效果。PWM 应用很广泛，比如 LCD的背光亮度调节、呼吸灯、电机转速控制等。

pwm的分频系数有何作用

在一些单片机平台中，他不能直接去设置一个pwm的周期时间，他需要间接去设置定时器的分频系数从而达到设置pwm周期的时间，他的计算公式如下：

如果分频系数为10，主频为72 MHz，我们可以计算PWM周期的公式如下：

PWM周期 = 分频系数 × 系统时钟周期
= 分频系数 / 主频

根据上述公式，我们可以计算出PWM周期：

PWM周期 = 10 / 72 MHz
= 0.1389 μs

请注意，这个计算结果表示每个PWM周期的持续时间为0.1389 微秒（μs）。如果您想要将其转换为毫秒（ms），则需要将其除以1000：

PWM周期 = 0.1389 μs / 1000
= 0.0001389 ms

因此，如果分频系数是10，主频为72 MHz，那么PWM周期约为0.0001389 毫秒（ms）。这是一个非常短的时间，意味着PWM频率非常高，一个PWM周期只持续非常短的时间。

你也可以根据这个公式进行你需要的周期

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总结

预分频系数和PWM占空比是单片机中常见的概念，对于定时器和PWM模块的使用至关重要。预分频系数用于控制定时器的时钟频率，通过设置适当的分频系数，可以实现对定时器溢出时间的调节。而PWM占空比则决定了PWM输出波形的高低电平时间比例，可以用来控制电机的转速、LED的亮度等。

对于初学者来说，可以通过实际的例子和实验来加深对这两个概念的理解。通过不断地练习和尝试，慢慢地就能掌握它们的原理和应用。同时，建议多查阅相关资料和文档，多与他人交流讨论，以加深对这些概念的理解和运用。