51单片机轻松入门—基于STC15W4K系列（C语言版）
李友全 编著:http://www.51hei.com/bbs/dpj-37954-1.html
第8章 CCP/PCA/PWM模块(可用作DAC) 1 捕获模式(用于扩展外中断) 2 16位定时器模式 3 高速输出模式 4 脉宽调节模式
花开见佛
CCP/PCA/PWM模块其实是1个模块，通过不同的软件设置可实现4种不同的功
能：外中断（3个）、定时器（1个）、时钟输出（3个）、PWM脉宽调制输出 （3个）。
1 捕获模式(用于扩展外中断)
PCA模块工作于捕获模式的结构如图所示。 要使PCA 模块工作在捕获模式，寄存器CCAPMn的两位CAPPn和CAPNn中至少有一位必须置 1，PCA模块工作于捕获模式时，对外部输入CCPn引脚的跳变进行采样，当采样到有效跳变 时，置位CCON中的CCFn，如果CCAPMn中的ECCFn位为1，将产生中断，可在中断服务程序中 根据标志CCF2、CCF1、CCF0和CF判断是哪一个模块产生了中断或是定时器溢出中断，并注 意中断标志位的软件清0问题。
例8.1 利用PCA模块扩展3路外部中断。 说明：将P1.0（PCA模块1的外部输入）扩展为上升沿/下降沿都可触发的外部中断，当中 断产生时对P0.0取反，将P1.1（PCA模块0的外部输入）扩展为下降沿触发的外部中断，当 中断产生时对P0.1 取反，将P3.7（PCA模块2的外部输入）扩展为上升沿/下降沿都可触发 的外部中断，当中断产生时对P0.3 取反， P0.0 、P0.1和P0.2连接LED灯指示状态。 #include "STC15W4K.H" // 包含STC15W4K寄存器定义文件 sbit | LED_PCA0=P0^1; |
| // | PCA0对应P1.1脚 | sbit | LED_PCA1=P0^0; |
| // | PCA1对应P1.0脚 | sbit void | LED_PCA2=P0^2; main (void) |
| // | PCA2对应P3.7脚 | { |
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port_mode(); | // | 所有IO口设为准双向弱上拉方式。 | CMOD=0x80; | // | 空闲模式下停止PCA 计数器工作 |
| // | PCA 时钟源为SYSclk /12，禁止PCA 计数器溢出时中断 | CCON=0; | // | 清0 PCA计数器溢出中断请求标志位CF |
// CR = 0, 不允许PCA计数器计数;PCA各模块中断请求标志位CCFn清0 CL=0; // PCA 计数器清0 CH=0; CCAPM0=0x11; // 设置PCA模块0下降沿触发捕捉功能 CCAPM1=0x31; // 设置PCA模块1上升/下降沿均可触发捕捉功能 CCAPM2=0x31; // 设置PCA模块2上升/下降沿均可触发捕捉功能 EA=1; // 开整个单片机所有中断共享的总中断控制位 CR=1; // 启动 PCA 计数器(CH,CL)计数 while(1); // 等待中断 } void PCA(void) interrupt 7 // PCA中断服务程序 { if(CCF0) // PCA模块0中断服务程序 { LED_PCA0=! LED_PCA0; // LED_PCA0取反,表示PCA模块0发生了中断 CCF0=0; // 清PCA模块0中断标志 } else if(CCF1) // PCA模块1中断服务程序 { LED_PCA1=!LED_PCA1; // LED_PCA1取反, 表示PCA模块1发生了中断 CCF1=0; // 清PCA模块1中断标志 } else if(CCF2) // PCA模块2中断服务程序 { LED_PCA2=!LED_PCA2; // LED_PCA2取反, 表示PCA模块2发生了中断 CCF2=0; // 清PCA模块2中断标志 } }
2 16位定时器模式 16位定时器模式的结构如图8-3所示，定时精度与16位自动重装的通用定时器相 同，但为了得到需要的输出频率，通常要在中断函数中修改CCAPnH、CCAPnL递 增步长值，并且必须让CPU反复中断，使用不如通用定时器方便。
通过置位寄存器CCAPMn的ECOMn和MATn位，可使PCA模块用作定时器，为了得到需要的输 出频率，通常要在中断函数中修改CCAPnH、CCAPnL递增步长值，因此需要置位ECCFn打开 中断。PCA计数器[CH,CL]每隔一定时间自动加1，时间间隔取决于选择的时钟源。例如， 当选择的时钟源为SYSclk/12时，每12个时钟周期[CH,CL]加1，当[CH,CL]增加到等于捕 捉/比较寄存器[CCAPnH,CCAPnL] 的值时，CCFn=1，产生中断请求，如果每次PCA模块中 断后，在中断服务程序中给[CCAPnH,CCAPnL]增加一个相同的数值，那么下一次中断来临 的间隔时间T也是相同的，从而实现了定时功能，PCA计数器计数值与定时时间的计算公 式如下： PCA计数器计数值（CCAPnH、CCAPnL设置值或递增步长值）= 定时时间/计数脉冲周期 = 定时时间*计数脉冲频率 假设，系统时钟频率SYSclk = 22.1184MHz，选择的时钟源为SYSclk/12，定时时间T为 5ms，则PCA计数器计数值为：T*（SYSclk/12）= 0.005*22118400/12=9216 = 2400H，也 就是说，PCA 计数器计数2400H次，定时时间就是5ms，这也就是每次给[CCAPnH,CCAPnL] 增加的数值（步长）。
3 高速输出模式 高速输出模式的结构如图8-5所示，原理与16位定时器模式几乎完全相同。 当PCA计数器CH、CL的值与模块捕捉/比较寄存器CCAPnH、CCAPnL的值相等时，PCA模块的输 出引脚CCPn将发生翻转，要激活高速输出模式，CCAPMn寄存器的ECOMn、MATn、TOGn位必须 都置位，为了得到需要的输出频率，需要在中断函数中修改CCAPnH、CCAPnL递增步长值， 因此需要置位ECCFn打开中断。 PCA计数器计数值（CCAPnH、CCAPnL设置值或递增步长值）= 定时时间/计数脉冲周期 = 定时时间×计数脉冲频率 = ((1/Fout)/2)×计数脉冲频率 = 计数脉冲频率/(2×Fout) 其中Fout表示PCA模块n输出时钟频率。比如系统时钟频率SYSclk = 22.1184MHz，选择的时 钟源是SYSclk/2时，要求在CCPn引脚输出100KHz的方波，CCAPnH_CCAPnL递增步长值 = (22118400/2)/(2×100000)=55.296，四舍五入取整得55，即十六进制37H。
4 脉宽调节模式
PWM意为脉冲宽度调制，可用于调整输出直流平均电压，对于矩形波而言，输出平均压等 于峰值电压×占空比，占空比是一个脉冲周期内高电平时间与周期的比值，例如，峰值电 压等于5V，占空比等于50%的方波信号平均电压等于2.5V，也就是万用表直流档测量得到 的电压值，8位PWM模式结构如图所示, PWM输出不需要使用中断。 定时器CL确定输出频率
要使能PWM模式，模块CCAPMn寄存器的ECOMn和PWMn位必须置位。 {0,CL[7:0]}与[EPCnL,CCAPnL[7:0]]进行比较，当{0,CL[7:0]}中的值小于 {EPCnL,CCAPnL[7:0]}时，输出为低，当{0,CL[7:0]}中的值等于或大于 {EPCnL,CCAPnL[7:0]}时，输出为高，当EPCnL=0且CCAPnL=00H时，PWM固定输出高，当 EPCnL=1且CCAPnL=FFH 时，PWM固定输出低。 PCA时钟输入源可以从以下8种中选择一种：SYSclk/12、SYSclk /8、SYSclk /6、 SYSclk /4、SYSclk /2、SYSclk、定时器0的溢出、ECI/P1.2输入。 PWM输出占空比由{EPCnL,CCAPnL[7:0]}确定。 8位PWM的周期 = 计数脉冲周期×256 8位PWM的频率 = 计数脉冲频率/256 8位PWM的脉宽时间（高电平时间）= 计数脉冲周期×（256-CCAPnL） 8位PWM的占空比 = 脉宽时间/PWM周期 = (1- CCAPnL/256) ×100% 如果要实现给定频率的PWM输出，可选择定时器0的溢出作为PCA的时钟输入源。当某个 I/O 口作为PWM使用时，该口自动切换到强推挽输出模式。
例8.5 利用PCA 模块实现占空比固定的PWM输出。 说明：利用PCA模块0实现在P1.1输出占空比固定的PWM信号，假设R/C时钟频率Fosc = 22.1184MHz。 #include "STC15W4K.H" // 包含STC15W4K寄存器定义文件 void initPWM() { CMOD=0x80; // #10000000B 空闲模式下停止PCA计数器工作 // 选择PCA时钟源为Fosc/12，禁止PCA计数器溢出时中断 CCAPM0=0x42; // 设置PCA模块为PWM输出方式。 CR=1; // PCA计数器开始运行 } void main() { initPWM(); CCAP0H=0x20; // 脉宽控制 while(1); // 让程序停在这里。 } 实验结果：用万用表测量P1.1输出频率为7.210KHz，占空比为87.5%。理论计算P1.1频率=计数脉冲 频率/256 = 22118400/12/256=7.2 KHz，占空比=(1- CCAPnL/256) ×100%=（1-32/256） ×100%=87.5%。可见理论计算与实际结果是一致的。
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