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【经验分享】STM8 脉冲宽度调制 (PWM):控制 LED 的亮度

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STMCU小助手 发布时间:2022-6-21 17:44
使用 PWM 信号,您可以轻松控制伺服电机的速度或 LED 的亮度。由于通用微控制器只能在其输出引脚上提供逻辑 1(高)或逻辑 0(低),无法提供变化的模拟电压,除非它具有内置的数模转换器 (DAC)或外部转换组件。在这种情况下,可以对微控制器进行编程以输出具有不同占空比的脉宽调制 (PWM) ,然后可以将其转换为不同的模拟电压。- h4 c" J, l  S0 w' @1 n+ G
3 A( o" n5 v% L  b/ Z7 s7 f
现在,我们将 LED 与通用 STM8S连接,该单片机对 PWM 信号进行控制,从而控制LED的亮度。
- i: y  H9 c1 O2 p0 H) l+ }% ?& @
了解 PWM 信号的基础
" K: P% y( t% [, {, O2 S你可能听说过,PWM 代表脉冲宽度调制。它是一种模拟调制技术,广泛应用于不同的应用和项目。PWM 信号的图像如下所示。* X9 q+ [/ @! T# Q; q" q9 R, b4 q+ w, O
0 ?# N! e# D- S. {  W# a
7404b521d8209bc42b00b743b8db9481.png
9 ?$ j# y! k, `& S. a0 Q: e9 Z9 r4 _* Z' a- s! {! p/ ]
在上面看到的图像是具有相同ON Time和OFF Time的通用方波。现在,假设方波的周期为 1 秒,这意味着方波的ON Time和OFF Time都是 500 毫秒。
9 E9 F" Z/ F4 k# F0 P1 Q3 k# f+ n: E+ y2 t* r
因此,如果我们连接一个 LED 并按这个方波频率给它加电,LED 将在半个周期内亮起,在半个周期内熄灭。这样看起来 LED 以一半亮度发光,即LED平均电压只有输入的1/2。3 ^5 C) v  J1 x
# Y, B* x5 f$ Y  {9 u
21cb95718ca185f7292b0a798ab137ff.png
& u& K  e+ _9 z0 P- a9 \
- j/ E) J: S0 ], f在上图中,您可以看到我们降低了占空比,如果我们考虑相同的 1S 周期,我们的 On-Time 为 250ms,OFF -Time为 750ms。现在,如果我们连接相同的 LED,我们会观察到 LED 会因为占空比降低而变得更暗。
+ Y1 g9 W; i2 m, z. u( v: c# y) `3 [$ }& o# i4 a1 z
STM8S PWM LED电路" Y, l3 G+ C0 P; {( ?8 g0 f2 E( X. S
. V* J( |+ m% C# [5 Z( V
ea4a5af40edbd06855b0353d3f38f6ed.png
% b4 p! P8 y% L/ s9 X2 O; h. X5 Q6 O( }4 s' G
由于我们使用 PWM 控制 LED,因此需要一个 LED 与 STM8S 板连接、以及ST-LINK编程器。除此之外,我们需要一个 5V 电源为开发板供电,因为开发板有一个板载 micro USB 电缆,这里使用它为开发板供电。
5 a! |% Q% q4 {/ I+ d6 b1 P% N; P9 T+ u; W3 M& Q; @. b  Q( N
基于STM8S的LED调光器电路图; N! d7 V7 U- P, V1 t
为了对电路进行编程,我们将ST-Link V2 编程器连接到 STM8S 开发板的 3.3V、SWIM 和接地引脚。STM8 单片机有一个很有趣的地方,它只需要一个SWIM 引脚即可对其进行编程。, \9 G6 C2 O& E) |0 l6 n5 o; Q
4 f  s% C: n0 [* F
7b4b2a92ad0bcb42303a964199102046.png 2 ]0 m, U4 U% o' T/ I" a

; b6 V2 n2 c8 c; |正如您在上面的示意图中看到的,测试 LED 连接到开发板上。  h6 A; ?, X3 K
- k& x- u- s8 ]6 z2 T
ST Micro STM8S 微控制器上的 PWM 引脚& r7 q6 S7 }: D$ V) Q9 t. R1 t
STM8S 有 20 个引脚,其中 8 个引脚可以配置为 PWM。下图红色方框中标记的为STM8S具有 PWM 功能的引脚。这些引脚为功能复用引脚,也可用于其他功能。4 G6 v4 ^3 u, Z* G% B* w/ b7 z

8 P8 w$ Y# g3 A& [7 F 4d86572622f40330f299b5a2e883186b.png
, X6 g' q) V1 H/ f' y2 y+ _/ j' Z- E3 h9 b/ V
正如我们在上图中看到的,标记的引脚可以输出PWM 信号。所以我们将使用其中一个来输出 PWM 信号。但是,启用 PWM 会禁用其他功能,因此在实际应用中我们需要小心选择将哪个引脚配置为 PWM。由于我们只是简单的构建电路进行演示,没有其他顾虑,这里选择使用 PIN D4 输出 PWM 信号。1 a- S: H# a7 J/ S& y/ d( c. g* o3 y
* ^; _, V# J$ ^6 m! p$ p, L
对 STM8s 微控制器进行编程生成 PWM 信号# m* x" Z* a% b- q- H6 s! d/ X
  1. #include "STM8S.h"
    ( }; w  c4 c" C1 g' ]( h
  2. signed int pwm_duty = 0;
    2 @  Z% W9 \- ~/ V0 c' w
  3. void delay_ms (int ms) //延时函数4 J4 d0 Q" `+ `: [, P- O
  4. {
    ; o1 L! j, s9 k$ z6 q0 k4 e
  5.     for (int i=0; i<=ms; i++). O( E& w' a# L3 B+ b
  6.         for (int j=0; j<120; j++) // Nop = Fosc/4' U1 d: ~# K- j5 O, {% n
  7.             _asm("nop");
    - S4 F6 X; O3 |* O- p4 M5 s, P5 s
  8. 7 i# n5 f7 N( O* b& O1 S; A
  9. }6 e# a. E' C8 h/ H: x

  10. ! ~5 h2 o, b* c# R" e9 B  p
  11. 2 s- z% d' N7 t) w. F
  12. void main(void)
    ; f: `. U( f' g9 P' g2 X! T
  13. {3 i) p3 r% w- a( q: C
  14.     GPIO_DeInit(GPIOD);
    5 p4 Q0 i, _# R2 o3 B
  15.     TIM2_DeInit();
    & v) Q) s) K- `( i* a4 n& q
  16.     GPIO_Init(GPIOD,GPIO_PIN_4,GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST);
    * R% T5 x8 a% `5 L0 L1 @
  17.     //设置 Timer2
    ( o7 C- a4 n" w7 O* X
  18.     TIM2_OC1Init(TIM2_OCMODE_PWM1, TIM2_OUTPUTSTATE_ENABLE, 1000,TIM2_OCPOLARITY_HIGH);
    1 I# G5 |3 t* r" A* B" H! {6 W; m
  19.     TIM2_TimeBaseInit(TIM2_PRESCALER_1, 500);//2MHz实现 4KHz 的 PWM 频率6 C% `8 Y" D/ N; u, b2 t; j& }  C
  20.     TIM2_Cmd(ENABLE);//启用Timer2定时器4 \( C' u: h" o$ c: J* y- t$ Y
  21.     while(TRUE){% H5 e" X2 r* ?+ Y
  22.         for(pwm_duty = 0; pwm_duty < 1000; pwm_duty += 2){        $ A5 V+ N5 J/ o0 U5 G4 y
  23.             TIM2_SetCompare1(pwm_duty);% ?* h, |, t5 Y! }. p& K
  24.             delay_ms(10); //延时10ms
    + n4 o1 I+ Z. q# o2 Z
  25.         }
    2 V  _6 ^  T9 G& K# p% o
  26.         for(pwm_duty = 1000; pwm_duty > 0; pwm_duty -= 2){
    6 m& W* U: T4 k$ h- _2 w
  27.             TIM2_SetCompare1(pwm_duty);
    1 d0 h0 Y' W3 }" A/ L! O
  28.             delay_ms(10);
    ! |" M6 R" {: m! Z; J$ I1 K0 x
  29.         }
    " N1 g- ?9 X, g- u; k
  30.     }
    * ?; d$ j& M# C
  31. }
    % a: c: l, e' k

  32. 8 O$ Z( R7 `6 ^# }( S& v
复制代码

- P" X* F" [! N9 p5 X3 x
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