代码收藏家 STM32嵌入式系统学习笔记：定时器呼吸灯实现（六）
目录
一、 实验目的：
二、实验原理
2.1 定时器原理：
2.2 PWM原理：
2.3STM32定时器PWM的工作原理
2.4PWM与LED呼吸灯的关系
三、实验步骤
3.1 准备工作：
3.2 硬件连接：
3.3 编写代码：
3.4 烧录程序：
3.5 调试和测试：
四、实验代码
4.1 main.c
4.2 timer.c（由于用到定时器3，我用timer命名，可以根据自己习惯）
4.3 timer.h
4.4 led.c
五、实验结果展示
六、心得体会
一、 实验目的：
本实验旨在通过使用定时器和PWM（脉冲宽度调制）技术实现一个呼吸灯效果。具体目的包括：
二、实验原理
2.1 定时器原理：
定时器是一种用来产生精确时间间隔的硬件模块，通常由一个计数器和一个预分频器组成。计数器用来计数时钟信号的脉冲次数，而预分频器用来控制计数器的计数速率，从而实现不同的时间延迟和周期。（定时器详细介绍可以参考我前几篇的介绍）
在本实验中，我们将使用定时器来生成一个固定频率的中断信号，以便控制PWM的占空比，从而实现呼吸灯效果。
2.2 PWM原理：
PWM（Pulse Width Modulation）即脉冲宽度调制，简称脉宽调制。PWM技术是一种通过调整信号的占空比来控制输出信号的平均功率的方法。PWM信号周期性地在高电平和低电平之间切换，其占空比表示高电平所占的时间比例。在本实验中，我们将使用PWM技术来控制LED的亮度。通过调整PWM的占空比，我们可以实现LED逐渐由暗变亮再由亮变暗的过程，从而达到呼吸灯的效果。
这是时钟线，但是这个时钟线50%是0V，50%是5V，所以这个占空比是50%，而下面的这张图就是不同的占空比，还有在讲一下什么是占空比,占空比就是高电平的长度除于总长度乘于百分之百，得到的就是占空比。
2.3STM32定时器PWM的工作原理
STM32的定时器除了TIM6和TIM7，其他定时器都可以用来产生PWM输出；高级定时器TIM1和TIM8可以同时产生多达7路的PWM输出；通用定时器能同时产生多达4路的PWM输出；STM32中每个定时器有4个输入通道：TIMx_CH1~TIMx_CH4；每个通道对应1个捕获/比较寄存器TIMx_CRRx，将寄存器值和计数器值相比较，通过比较结果输出高低电平，从而得到PWM信号；脉冲宽度调制模式可以产生一个由TIMx_ARR寄存器确定频率、由TIMx_CCRx寄存器确定占空比的信号。
在PWM的一个周期内，定时器从0开始向上计数，在0-t1时间段，定时器计数器TIMx_CNT值小于TIMx_CCRx值，输出低电平；在t1-t2时间段，定时器计数器TIMx_CNT值大于TIMx_CCRx值，输出高电平；当定时器计数器的值TIMx_CNT达到ARR时，定时器溢出，重新从0开始向上计数，如此循环。
原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_52411606/article/details/122724221
2.4PWM与LED呼吸灯的关系
我们学过物理的同学应该知道，我们的占空比越大，做的功就越大，所以LED灯就越亮，反之，一样的原理。就像我们学过的物理一样（W=UIt），所以我们调节占空比就能调整灯的亮度。
三、实验步骤
3.1 准备工作：
3.2 硬件连接：
3.3 编写代码：
3.4 烧录程序：
3.5 调试和测试：
四、实验代码
4.1 main.c
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
int main(void)
{
u16 led0pwmval=0;
u8 dir=1;
delay_init(); //延时函数初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
uart_init(115200); //串口初始化为115200
LED_Init(); //LED端口初始化
TIM3_PWM_Init(899,0); //不分频。PWM频率=72000000/900=80Khz
while(1)
{
delay_ms(10);
if(dir)led0pwmval++;
else led0pwmval--;
if(led0pwmval>300)dir=0;
if(led0pwmval==0)dir=1;
TIM_SetCompare2(TIM3,led0pwmval);
}
}
4.2 timer.c（由于用到定时器3，我用timer命名，可以根据自己习惯）
#include "timer.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"
//通用定时器3中断初始化
//这里时钟选择为APB1的2倍，而APB1为36M
//arr：自动重装值。
//psc：时钟预分频数
//这里使用的是定时器3!
void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值 计数到5000为500ms
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 10Khz的计数频率
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM3中断,允许更新中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //TIM3中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //先占优先级0级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //从优先级3级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIMx外设
}
//定时器3中断服务程序
void TIM3_IRQHandler(void) //TIM3中断
{
if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) //检查指定的TIM中断发生与否:TIM 中断源
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update ); //清除TIMx的中断待处理位:TIM 中断源
LED1=!LED1;
}
}
//TIM3 PWM部分初始化
//PWM输出初始化
//arr：自动重装值
//psc：时钟预分频数
void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定时器3时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3部分重映射 TIM3_CH2->PB5
//设置该引脚为复用输出功能,输出TIM3 CH2的PWM脉冲波形 GPIOB.5
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //TIM_CH2
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO
//初始化TIM3
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
//初始化TIM3 Channel2 PWM模式
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2
TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIM3
}
4.3 timer.h
#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H
#include "sys.h"
void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc);
void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc);
#endif
4.4 led.c
#include "led.h"
//初始化PB5和PE5为输出口.并使能这两个口的时钟
//LED IO初始化
void LED_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE); //使能PB,PE端口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //LED0-->PB.5 端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //IO口速度为50MHz
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //根据设定参数初始化GPIOB.5
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5); //PB.5 输出高
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //LED1-->PE.5 端口配置, 推挽输出
GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure); //推挽输出 ，IO口速度为50MHz
GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5); //PE.5 输出高
}
五、实验结果展示
定时器呼吸灯
六、心得体会
通过本次实验，我对STM32F103ZET6开发板的定时器和PWM模块有了更深入的了解和应用：
作者：放晴了94
