利用MSP430F41单片机定时器实现信号采样和PWM控制

载驱动电路将单片机P1.2引脚输出的PWM信号放大滤波，用于驱动大功率的执行元件。

3 软件设计

3.1 系统主程序

　　在主程序中包括系统初始化、定时器的初始化、温度采样值的读入、负载驱动和显示等。系统进行温度值采样和PWM输出均在定时中断内完成，PWM输出脉冲的占空比则由PID算法得到。系统主程序流程图如图3所示。

3.2 PID脉宽调节

　　系统对脉宽的调制由PID算法实现。根据算法原理，本系统设计了一套完全由软件实现的PID算法，并且在控制过程中完成参数的自整定。PID调节的控制过程：单片机读出数字形式的实际温度Tn，然后和设定温度Tg相比较，得出差值e_n=T_n-T_g，根据en的正负和大小，调用PID公式，计算得到与输出电压Δu_n一致的占空比，调节温度的升降，同时寻找最优条件，改变PID参数。

增量式PID控制算法的输出量[3]：

　　PID调节程序直接写入单片机内，根据得到的值改变计数器CCR1的基数值，从而改变输出脉冲的占空比，达到调节PWM的目的。

3.3 定时中断

　　定时中断子程序流程如图4所示。系统采用的晶振频率为2MHz，T₀中断的作用是得到频率为50Hz、占空比为90%的方波，用以产生三角波，并检查1个周期内是否有漏采的数据。T₀模溢出翻转为高电平，输出比较间隔为18ms。其中，CCR0加了PWM的模，该值即为CCR0和CCR1的差值，用以产生输出所需的脉冲宽度。

　　T1中断内处理的是控制端口的PWM输出，并检查1个周期内是否重复采集数据，T1输出比较产生低电平，输出比较间隔为20ms。T2中断捕捉温度测量端口的脉宽，得到所测的温度值。

4 结束语

利用单片机MSP430F413内的定时器Time_A进行温度采样以及实现PWM调节的方法，可以广泛用于具有端口捕捉功能的单片机中。与传统方法比较，它不仅可以简化测量和控制电路的硬件结构，而且可以方便地建立人机接口，实现用软件调整参数，使控制更精确、实时、可靠。经过实验，该方法应用于温度控制系统中获得了预期的精确PWM调节波形。该方法同样可以用于其他单片机控制系统中。