代码收藏家 使用STM32的PWM波实现呼吸灯效果
文章目录
实验环境
软件：
STM32CubeMX
KEIL5
mcuisp
串口通信助手
硬件：
STM32F103C8Tx
杜邦线，面包板，USB转TTL
一、PWM工作原理
1.基本特性
脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。广泛应用于电机控制、灯光的亮度调节、功率控制等领域。
2.PWM两个基本参数
周期（Period）： 一个完整PWM波形所持续的时间
占空比（Duty）： 高电平持续时间（Ton）与周期时间（Period）的比值
占空比计算公式： Duty = ( Ton / Period ) x 100%
3.PWM信号电压调节原理
4.PWM输出工作原理
| 功能单元 | 功能 |
|---|---|
| 输入捕获单元 | 用于捕获外部触发信号，捕获方式为上升沿/下降沿/双边沿捕获。发生捕获事件时，将此刻计数器的值锁存到捕获/比较寄存器中，供用户读取，同时可以产生捕获中断。 |
| 捕获/比较寄存器 | TIMx_CCR寄存器在输入捕获模式下用于存放发生捕获事件时的当前计数值；在输出比较模式下用于存放预设的比较值。该寄存器具备预装载功能。 |
| 输出比较单元 | 用于信号输出。定时器通过将预设的比较值与计数器的值做匹配比较，以实现各类输出，如PWM输出、单脉冲输出等。预设的比较值存放在捕获/比较寄存器中。 |
二、HAL库配置
1.TIM3、4通道引脚分布
2.TIM配置
（1）配置定时器3。如图，位置1选中定时器3；位置2选择时钟源为“Internal Clock”，通道2选择“PWM Generation CH2”
位置3设置分频系数为71，计数周期为500，其它默认。
位置4设置占空比初始值为10，其实这里不写也没影响。
（2）TIM4同理配置，如图
3.时钟RCC配置
（1）打开外部时钟，点击“System Core”，选择RCC，在右侧弹出的菜单栏中选择“Crystal/Ceramic Resonator”。
（2）系统时钟选择HSE，PLL锁相环倍频9倍，系统时钟来源选择为PLL，置APB1分频器为 /2
4.项目配置
（1）选择项目名称，选择IDE为MDK-ARM
（2）选择复制所有库文件到项目当中
三、项目代码修改
1.修改工程。打开工程，主要修改main.c文件。定义一个变量，用来存储占空比：
代码：
uint16_t duty_num = 10; //占空比
int flag = 0; //逐亮或逐暗标志
2.开始TIM2的通道3，4，输出PWM。
代码：
HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_2); //打开tim3的通道2
HAL_TIM_PWM_Start(&htim4,TIM_CHANNEL_2); //打开tim4的通道2
3.编写PWM波形生成函数
每隔50毫秒，占空比加10，如果超过500（也就是PWM周期），将标志flag置1，减少占空比，如果小于10，将标志flag置0，增加占空比
void TIM34_PWM()
{
HAL_Delay(30); //延时30ms
if(flag==0)
{
duty_num = duty_num + 10; //当flag=2时将占空比增加10
}
if(flag==1)
{
duty_num = duty_num - 10; //当flag=1时将占空比减少10
}
if(duty_num > 500)
{
flag=1; //将标志转为逐暗
}
if(duty_num < 10)
{
flag=0; //将标志转为逐亮
}
__HAL_TIM_SetCompare(&htim3,TIM_CHANNEL_2,duty_num); //配置PWM波形
__HAL_TIM_SetCompare(&htim4,TIM_CHANNEL_2,duty_num);
}
4.修改while循环中的代码
while (1)
{
TIM34_PWM();//调用PWM波生成函数
}
修改后，保存，编译、下载，重新上电。可以看到外设LED以及最小开发板自带的LED，从亮倒暗，逐渐变化。
四、STM32F103C8开发板接线
根据设计的程序连接电路：
对于USB转TTL模块和stm32f103c8t6连接：
GND — GND
3v3 — 3v3
TXD — A10
RXD — A9
总电路：
红——A7
B7——C13
五、程序运行结果
程序烧录运行后，查看外设LED灯以及最小开发板自带LED的状态
这样通过PWM制作的呼吸灯就完成了
六、总结
PWM(脉冲宽度调制)控制技术——通过 对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。根据拟合波形的频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算 PWM 波各脉冲宽度和间隔，据此控制开关器件的通断，就可得到所需 PWM 波形，再将PWM波形通过引脚输出，就可以实现呼吸灯，通过这种思想也可以用来控制电机转速。
