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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。; B) s" m( F- g& f: u4 t2 v
, y( q3 l% G$ I9 d, Z
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。
/ N2 Z2 D5 B. l/ l" o$ ^5 T' J; a3 U. W1 Q
了解 PWM 信号的基础. I: o- o  T; x' O
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。
# Y$ k0 h8 @: p! D( o$ S
2 }  I1 }; P/ D 7404b521d8209bc42b00b743b8db9481.png & `+ p- b6 e8 L7 X  R) O8 d; x* P
% g2 x, l* ]& C; b1 Q& h9 ?
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。
& _6 Q7 _7 I5 X2 k& F1 b. Z  g
/ W! e! A& f) Y- U+ e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。
( L: P' c, K# Q- k* M: M1 t+ G
21cb95718ca185f7292b0a798ab137ff.png
, W7 n. Q- ~; k& [) I) \2 r  P) B1 p) O# z- E0 }
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。
+ K' k$ d5 P" u* p% E3 Y6 m- m, o+ r# ~, }- ^8 G+ U
STM8S PWM LED电路; F9 t. v% @) U4 O
# H9 Y7 P" P7 E& o* y7 h* H
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! L; E0 F) g  K8 ~# B2 G' ]4 x( E
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。
' J% H9 I' ]% c% u& H. p
2 R( _" ], L! I4 K8 Z6 Y基于STM8S的LED调光器电路图
/ Z6 i, p4 y# b" j  k. D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。
2 u% c0 ~! _& j7 w8 p8 m: c! G, @5 r
7b4b2a92ad0bcb42303a964199102046.png
- h' z! r$ _* ~
" R) a/ X" D7 ]2 [, V1 D% e正如您在上面的示意图中看到的,测试 LED 连接到开发板上。
& P, N9 g8 ^, V1 o! s3 Y2 y9 C) g  l/ n% F9 x
ST Micro STM8S 微控制器上的 PWM 引脚
$ t, f" K7 j8 f8 e- s- BSTM8S 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。- `  d# C; e: U+ K- E! u9 \! R: J

7 q6 |  S3 H; I3 x0 C 4d86572622f40330f299b5a2e883186b.png
7 Y3 x# i. v) g, ?/ F% o# T  z& M( [! k
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。
3 q0 J- @; q& C7 Q' ~7 k5 `; z
( _' X3 N# L( v# p: E对 STM8s 微控制器进行编程生成 PWM 信号% W8 I) V8 m/ P" E& h
  1. #include "STM8S.h"% Z- x/ i  @3 G/ h
  2. signed int pwm_duty = 0;2 S+ C5 ^0 F1 G5 a) c
  3. void delay_ms (int ms) //延时函数$ N+ L6 B, w7 Q4 g
  4. {7 X9 r/ P2 \* K! [
  5.     for (int i=0; i<=ms; i++)
    ) k! a6 y; w' R# a8 F9 `7 _$ x
  6.         for (int j=0; j<120; j++) // Nop = Fosc/4
    , `& d( o1 @8 k
  7.             _asm("nop");
      s9 l; x( m' p3 {4 t- O, L1 }

  8. 8 o: j' H& F5 M* o/ ~* M
  9. }
    " s8 N/ G# Z3 s: s; K
  10. , l* Q6 N( V( t& v3 P7 R; a1 z
  11. ! @& G! `/ C* Z( V0 r$ V7 K
  12. void main(void)
    & F# y$ D3 P; j0 p9 Y
  13. {9 D. G, M# W2 z) l- R
  14.     GPIO_DeInit(GPIOD);
      X* F4 h' M5 [) G& ~
  15.     TIM2_DeInit();( F, C! ]( Y2 R" V
  16.     GPIO_Init(GPIOD,GPIO_PIN_4,GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST);
    / `  W! d+ J: u2 Z. D
  17.     //设置 Timer2
    / K  U; J" F* Y. P
  18.     TIM2_OC1Init(TIM2_OCMODE_PWM1, TIM2_OUTPUTSTATE_ENABLE, 1000,TIM2_OCPOLARITY_HIGH);2 H( F! I1 t7 |* a5 p, g
  19.     TIM2_TimeBaseInit(TIM2_PRESCALER_1, 500);//2MHz实现 4KHz 的 PWM 频率
    , }0 P( l# K1 A( Q- \: m5 a
  20.     TIM2_Cmd(ENABLE);//启用Timer2定时器
    ; f0 x" A/ E0 C
  21.     while(TRUE){
    1 k; I! k% J; q+ M. c
  22.         for(pwm_duty = 0; pwm_duty < 1000; pwm_duty += 2){          U1 Y0 @4 C% U; J& _9 V
  23.             TIM2_SetCompare1(pwm_duty);
    " n4 z% ]0 X- S: {6 T2 X
  24.             delay_ms(10); //延时10ms3 L5 }# K: {; y( w
  25.         }
    0 Q; b/ I- L+ U0 E# q
  26.         for(pwm_duty = 1000; pwm_duty > 0; pwm_duty -= 2){
    ' r  L0 k. B0 h0 n+ Z" d1 \6 Y/ B
  27.             TIM2_SetCompare1(pwm_duty);
    3 L6 |8 j/ r$ X
  28.             delay_ms(10);
    4 ~' A8 M9 y* T& B% l& j; ]' }
  29.         }; E7 E" y6 z7 g  [- G$ p
  30.     }% H: V3 T. g7 d! a; R( k8 @  z
  31. }
      n$ B& Q8 |4 Z' r/ C
  32. / X, Q: g2 ]4 @
复制代码
& `7 Y" z# n" a) N/ `( B1 D
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