用PIC16F877A单片机制作的PWM参数测量仪

　　一、测量原理
　　
　　电路如上图（电源电路略）。外部频率信号从单片机CCP1（RC2）脚输入，测量结果显示在液晶屏上。
　　
　　PIC16F877A单片机内部有2个CCP模块。当它工作在PWM方式时。可以产生周期和电平宽度均可由编程决定的PWM波形；当它工作在捕捉方式时。可以捕捉外部输入脉冲的上升沿或下降沿，当输入信号发生边沿跳变时，CCP模块立即把当时TMR1的16位计数值放入CCPRxH和CCPRxL寄存器。并产生相应的中断。利用CCP模块的捕捉功能，可以很容易地完成。PWM信号的周期、频率、脉宽、占空比等参数的测量。
　　
　　PWM信号参数的测量以周期测频法为基础。原理如右图所示。把单片机的CCP1模块设置为捕捉模式，先把CCP1设置为捕捉脉冲的上升沿。当脉冲信号上升沿到来时。触发CCP中断，并在中断服务程序中记录下此时TMR1寄存器中16位的值T1：然后把CCP1模块设置成捕捉脉冲下降沿，当脉冲信号下降沿到来时，再次触发CCP中断。并在中断服务程序中记录下此时TMR1寄存器中16位的值T2；最后把CCP1模块设置成捕捉脉冲上升沿，当脉冲信号上升沿到来时，触发CCP中断，并在中断服务程序中记录下此时TMR1寄存器中16位的值T3，这样就完成了PWM信号一个周期的测量。示例程序如下：

　　通过T1~T3可算出PWM信号的周期、频率、脉宽、占空比等。当PIC16F877A使用4MHz晶振时。时钟周期=1/4MHz=250ns，指令周期=1μs，TMR1寄存器中16位数值的单位就是μs。PWM信号各参数的计算方法如下：信号周期：T=（T3-T1）μs；信号频率：F=1000000/T；脉冲宽度：P=（T2-T1）μs；占空比：R=P/T×100％。
　　
　　为了提高准确性。可以重复测量多个周期的PWM信号参数，以平均值为最终测量结果。需要注意的是。两次CCP中断发生的时间间隔必须大于一次中断服务的执行时间。否则，就会在中断服务程序执行过程中又发生CCP中断，其测量结果将会出错。如果发现上述状况，可以改变CCP1CON寄存器的设置值，使CCP1模块每4个脉冲上升沿或每16个脉冲上升沿捕捉一次，增大两次中断发生的时间间隔。如果还不能达到要求，则可以通过使用分频器对输入脉冲信号进行分频处理后，再由CCP1脚输入，这样就可以测量更高频率的PWM信号。

二、实测效果

　　该PWM参数测量仪的测量范围如下：输入信号电压：直流0V～5V：输入信号电流：≤20mA；信号频率范围：10Hz~20kHz；LCD1602字符液晶屏依次显示周期T、频率F、脉宽P和占空比R。为了检测该测量仪的测量效果。用信号发生器产生一组频率为1kHz，占空比为50％的PWM方波信号，接到PIC16F877A的CCP1（RC2）脚，得到的实际测量结果如下图所示。