51單片機輕松入門—基于STC15W4K系列（C語言版）
李友全 編著:http://www.izizhuan.cn/bbs/dpj-37954-1.html
第8章 CCP/PCA/PWM模塊(可用作DAC) 1 捕獲模式(用于擴展外中斷) 2 16位定時器模式 3 高速輸出模式 4 脈寬調節(jié)模式
花開見佛
CCP/PCA/PWM模塊其實是1個模塊，通過不同的軟件設置可實現(xiàn)4種不同的功
能：外中斷（3個）、定時器（1個）、時鐘輸出（3個）、PWM脈寬調制輸出 （3個）。
1 捕獲模式(用于擴展外中斷)
PCA模塊工作于捕獲模式的結構如圖所示。 要使PCA 模塊工作在捕獲模式，寄存器CCAPMn的兩位CAPPn和CAPNn中至少有一位必須置 1，PCA模塊工作于捕獲模式時，對外部輸入CCPn引腳的跳變進行采樣，當采樣到有效跳變 時，置位CCON中的CCFn，如果CCAPMn中的ECCFn位為1，將產生中斷，可在中斷服務程序中 根據(jù)標志CCF2、CCF1、CCF0和CF判斷是哪一個模塊產生了中斷或是定時器溢出中斷，并注 意中斷標志位的軟件清0問題。
例8.1 利用PCA模塊擴展3路外部中斷。 說明：將P1.0（PCA模塊1的外部輸入）擴展為上升沿/下降沿都可觸發(fā)的外部中斷，當中 斷產生時對P0.0取反，將P1.1（PCA模塊0的外部輸入）擴展為下降沿觸發(fā)的外部中斷，當 中斷產生時對P0.1 取反，將P3.7（PCA模塊2的外部輸入）擴展為上升沿/下降沿都可觸發(fā) 的外部中斷，當中斷產生時對P0.3 取反， P0.0 、P0.1和P0.2連接LED燈指示狀態(tài)。 #include "STC15W4K.H" // 包含STC15W4K寄存器定義文件 sbit | LED_PCA0=P0^1; |
| // | PCA0對應P1.1腳 | sbit | LED_PCA1=P0^0; |
| // | PCA1對應P1.0腳 | sbit void | LED_PCA2=P0^2; main (void) |
| // | PCA2對應P3.7腳 | { |
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port_mode(); | // | 所有IO口設為準雙向弱上拉方式。 | CMOD=0x80; | // | 空閑模式下停止PCA 計數(shù)器工作 |
| // | PCA 時鐘源為SYSclk /12，禁止PCA 計數(shù)器溢出時中斷 | CCON=0; | // | 清0 PCA計數(shù)器溢出中斷請求標志位CF |
// CR = 0, 不允許PCA計數(shù)器計數(shù);PCA各模塊中斷請求標志位CCFn清0 CL=0; // PCA 計數(shù)器清0 CH=0; CCAPM0=0x11; // 設置PCA模塊0下降沿觸發(fā)捕捉功能 CCAPM1=0x31; // 設置PCA模塊1上升/下降沿均可觸發(fā)捕捉功能 CCAPM2=0x31; // 設置PCA模塊2上升/下降沿均可觸發(fā)捕捉功能 EA=1; // 開整個單片機所有中斷共享的總中斷控制位 CR=1; // 啟動 PCA 計數(shù)器(CH,CL)計數(shù) while(1); // 等待中斷 } void PCA(void) interrupt 7 // PCA中斷服務程序 { if(CCF0) // PCA模塊0中斷服務程序 { LED_PCA0=! LED_PCA0; // LED_PCA0取反,表示PCA模塊0發(fā)生了中斷 CCF0=0; // 清PCA模塊0中斷標志 } else if(CCF1) // PCA模塊1中斷服務程序 { LED_PCA1=!LED_PCA1; // LED_PCA1取反, 表示PCA模塊1發(fā)生了中斷 CCF1=0; // 清PCA模塊1中斷標志 } else if(CCF2) // PCA模塊2中斷服務程序 { LED_PCA2=!LED_PCA2; // LED_PCA2取反, 表示PCA模塊2發(fā)生了中斷 CCF2=0; // 清PCA模塊2中斷標志 } }
2 16位定時器模式 16位定時器模式的結構如圖8-3所示，定時精度與16位自動重裝的通用定時器相 同，但為了得到需要的輸出頻率，通常要在中斷函數(shù)中修改CCAPnH、CCAPnL遞 增步長值，并且必須讓CPU反復中斷，使用不如通用定時器方便。
通過置位寄存器CCAPMn的ECOMn和MATn位，可使PCA模塊用作定時器，為了得到需要的輸 出頻率，通常要在中斷函數(shù)中修改CCAPnH、CCAPnL遞增步長值，因此需要置位ECCFn打開 中斷。PCA計數(shù)器[CH,CL]每隔一定時間自動加1，時間間隔取決于選擇的時鐘源。例如， 當選擇的時鐘源為SYSclk/12時，每12個時鐘周期[CH,CL]加1，當[CH,CL]增加到等于捕 捉/比較寄存器[CCAPnH,CCAPnL] 的值時，CCFn=1，產生中斷請求，如果每次PCA模塊中 斷后，在中斷服務程序中給[CCAPnH,CCAPnL]增加一個相同的數(shù)值，那么下一次中斷來臨 的間隔時間T也是相同的，從而實現(xiàn)了定時功能，PCA計數(shù)器計數(shù)值與定時時間的計算公 式如下： PCA計數(shù)器計數(shù)值（CCAPnH、CCAPnL設置值或遞增步長值）= 定時時間/計數(shù)脈沖周期 = 定時時間*計數(shù)脈沖頻率 假設，系統(tǒng)時鐘頻率SYSclk = 22.1184MHz，選擇的時鐘源為SYSclk/12，定時時間T為 5ms，則PCA計數(shù)器計數(shù)值為：T*（SYSclk/12）= 0.005*22118400/12=9216 = 2400H，也 就是說，PCA 計數(shù)器計數(shù)2400H次，定時時間就是5ms，這也就是每次給[CCAPnH,CCAPnL] 增加的數(shù)值（步長）。
3 高速輸出模式 高速輸出模式的結構如圖8-5所示，原理與16位定時器模式幾乎完全相同。 當PCA計數(shù)器CH、CL的值與模塊捕捉/比較寄存器CCAPnH、CCAPnL的值相等時，PCA模塊的輸 出引腳CCPn將發(fā)生翻轉，要激活高速輸出模式，CCAPMn寄存器的ECOMn、MATn、TOGn位必須 都置位，為了得到需要的輸出頻率，需要在中斷函數(shù)中修改CCAPnH、CCAPnL遞增步長值， 因此需要置位ECCFn打開中斷。 PCA計數(shù)器計數(shù)值（CCAPnH、CCAPnL設置值或遞增步長值）= 定時時間/計數(shù)脈沖周期 = 定時時間×計數(shù)脈沖頻率 = ((1/Fout)/2)×計數(shù)脈沖頻率 = 計數(shù)脈沖頻率/(2×Fout) 其中Fout表示PCA模塊n輸出時鐘頻率。比如系統(tǒng)時鐘頻率SYSclk = 22.1184MHz，選擇的時 鐘源是SYSclk/2時，要求在CCPn引腳輸出100KHz的方波，CCAPnH_CCAPnL遞增步長值 = (22118400/2)/(2×100000)=55.296，四舍五入取整得55，即十六進制37H。
4 脈寬調節(jié)模式
PWM意為脈沖寬度調制，可用于調整輸出直流平均電壓，對于矩形波而言，輸出平均壓等 于峰值電壓×占空比，占空比是一個脈沖周期內高電平時間與周期的比值，例如，峰值電 壓等于5V，占空比等于50%的方波信號平均電壓等于2.5V，也就是萬用表直流檔測量得到 的電壓值，8位PWM模式結構如圖所示, PWM輸出不需要使用中斷。 定時器CL確定輸出頻率
要使能PWM模式，模塊CCAPMn寄存器的ECOMn和PWMn位必須置位。 {0,CL[7:0]}與[EPCnL,CCAPnL[7:0]]進行比較，當{0,CL[7:0]}中的值小于 {EPCnL,CCAPnL[7:0]}時，輸出為低，當{0,CL[7:0]}中的值等于或大于 {EPCnL,CCAPnL[7:0]}時，輸出為高，當EPCnL=0且CCAPnL=00H時，PWM固定輸出高，當 EPCnL=1且CCAPnL=FFH 時，PWM固定輸出低。 PCA時鐘輸入源可以從以下8種中選擇一種：SYSclk/12、SYSclk /8、SYSclk /6、 SYSclk /4、SYSclk /2、SYSclk、定時器0的溢出、ECI/P1.2輸入。 PWM輸出占空比由{EPCnL,CCAPnL[7:0]}確定。 8位PWM的周期 = 計數(shù)脈沖周期×256 8位PWM的頻率 = 計數(shù)脈沖頻率/256 8位PWM的脈寬時間（高電平時間）= 計數(shù)脈沖周期×（256-CCAPnL） 8位PWM的占空比 = 脈寬時間/PWM周期 = (1- CCAPnL/256) ×100% 如果要實現(xiàn)給定頻率的PWM輸出，可選擇定時器0的溢出作為PCA的時鐘輸入源。當某個 I/O 口作為PWM使用時，該口自動切換到強推挽輸出模式。
例8.5 利用PCA 模塊實現(xiàn)占空比固定的PWM輸出。 說明：利用PCA模塊0實現(xiàn)在P1.1輸出占空比固定的PWM信號，假設R/C時鐘頻率Fosc = 22.1184MHz。 #include "STC15W4K.H" // 包含STC15W4K寄存器定義文件 void initPWM() { CMOD=0x80; // #10000000B 空閑模式下停止PCA計數(shù)器工作 // 選擇PCA時鐘源為Fosc/12，禁止PCA計數(shù)器溢出時中斷 CCAPM0=0x42; // 設置PCA模塊為PWM輸出方式。 CR=1; // PCA計數(shù)器開始運行 } void main() { initPWM(); CCAP0H=0x20; // 脈寬控制 while(1); // 讓程序停在這里。 } 實驗結果：用萬用表測量P1.1輸出頻率為7.210KHz，占空比為87.5%。理論計算P1.1頻率=計數(shù)脈沖 頻率/256 = 22118400/12/256=7.2 KHz，占空比=(1- CCAPnL/256) ×100%=（1-32/256） ×100%=87.5%。可見理論計算與實際結果是一致的。
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