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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。
5 _' d% H, ~3 e: \+ s4 X  k- r9 P. F) N
+ `$ A) p9 z' o5 ]- y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。0 ?$ Y2 t. b! K

$ T( L- s" x# `了解 PWM 信号的基础
& g$ E" i8 X, a3 a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。
4 y6 a5 U2 I+ ~3 Q, M' e
/ R& X" E4 ], R1 K$ u 7404b521d8209bc42b00b743b8db9481.png * n* G8 T: o, ~+ t9 Y
  ?( m+ {4 e1 X; a. t
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。
4 L& U, g2 F, L5 v1 Q
6 u0 b$ Y, W' y- h6 {. P4 S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。
8 s+ \8 s" T5 \% j) g: i
% o# P! h+ W7 `4 h1 j$ Z 21cb95718ca185f7292b0a798ab137ff.png % A/ G3 ^& g5 ?( h; D) v
. e7 }2 l' `3 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。
  c$ z) v. F2 R0 B. y1 c- P3 N
  u( N) h2 Z7 _STM8S PWM LED电路2 T4 G9 \! ]1 L/ a  L' Q; @

1 g1 D3 }- K3 a4 ?- T ea4a5af40edbd06855b0353d3f38f6ed.png
, b; m+ k8 v8 v% ~- O6 C  c/ G1 c, H# Y3 f1 {: }, |5 h/ Y
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。
8 m. C# @5 e7 u! e) y  J. }9 W4 i1 [6 N4 p
基于STM8S的LED调光器电路图8 P3 a" |' m8 j8 ~8 g4 ~3 O, m+ w
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。; u) ^, h# \5 o4 ?+ \% [( b+ |
7 F/ J5 b4 s. _% i0 d# v" k& O
7b4b2a92ad0bcb42303a964199102046.png ; V( |; d* U. u

) p( e$ X& `/ s6 Q! S% 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。1 p6 v3 W% }" F0 ]
7 B: ~6 X& k7 r: m& h
ST Micro STM8S 微控制器上的 PWM 引脚
. _# }' l7 x. T0 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。
9 e2 x, u: D0 k. t$ ~7 Y3 s- g% [% r  i9 V# k1 f! G& T# m
4d86572622f40330f299b5a2e883186b.png 4 T# d$ X2 C+ w. O8 g$ U
1 F& i* _2 q5 D
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。7 g& M- R. s* q7 p+ v

0 L2 J- |& S8 M对 STM8s 微控制器进行编程生成 PWM 信号
9 q( M- k' h" y7 g1 F7 _. [
  1. #include "STM8S.h"
    / w. `& O& P! Q
  2. signed int pwm_duty = 0;, |! X  N6 l/ k  \- R* P
  3. void delay_ms (int ms) //延时函数3 Z+ M3 [) ?" \% }& Y. j4 Y8 p
  4. {
    6 x- T+ W  Y& [. a, L
  5.     for (int i=0; i<=ms; i++)
    5 C9 T* s6 l- l- W8 d6 L# D
  6.         for (int j=0; j<120; j++) // Nop = Fosc/4
    2 g  G0 a0 r2 r  M/ i
  7.             _asm("nop");: T* b0 j/ Q: l# o4 h) P- A! k; @
  8. ( j% I0 f9 z( t
  9. }
    ; S! r5 d, o8 g3 d& @, y5 s9 X4 q" a
  10. 0 t% q' W2 L& t4 \$ B

  11. : Q, S* s) S8 P! x1 c9 \" j, v
  12. void main(void)! K  t4 x3 m9 m4 ]: W1 w
  13. {
    ) |5 ?5 v. I( ^/ _# x/ Z) L
  14.     GPIO_DeInit(GPIOD);' @/ |2 ~, H) c  C( H7 `8 Y
  15.     TIM2_DeInit();+ ^! x0 e& B* o" }9 @
  16.     GPIO_Init(GPIOD,GPIO_PIN_4,GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST);, `2 n7 E! L; m3 Z. C! ]# K9 |# n
  17.     //设置 Timer2# ~, P5 V$ U8 h2 e3 g7 `
  18.     TIM2_OC1Init(TIM2_OCMODE_PWM1, TIM2_OUTPUTSTATE_ENABLE, 1000,TIM2_OCPOLARITY_HIGH);- K8 f+ s$ S$ J2 T; _+ B
  19.     TIM2_TimeBaseInit(TIM2_PRESCALER_1, 500);//2MHz实现 4KHz 的 PWM 频率6 }3 B- C2 O/ ]+ B5 m3 O( m
  20.     TIM2_Cmd(ENABLE);//启用Timer2定时器
    ! b0 m4 b3 ?: {& Q  X- {2 F
  21.     while(TRUE){
      W1 e/ _% U" \  Z* C, C2 j
  22.         for(pwm_duty = 0; pwm_duty < 1000; pwm_duty += 2){        ; r3 q1 ?. B$ _- K  D
  23.             TIM2_SetCompare1(pwm_duty);
    ! |$ v3 X# l: n& M: A4 Y) {. B
  24.             delay_ms(10); //延时10ms" m) ]/ w8 C) H+ \- O1 M- T3 \
  25.         }: Z' `% S3 d/ n8 P7 O! N+ J8 J8 S
  26.         for(pwm_duty = 1000; pwm_duty > 0; pwm_duty -= 2){
    * O3 q, }9 @' M5 f- r
  27.             TIM2_SetCompare1(pwm_duty);
    0 M3 k; X- Q5 t' s
  28.             delay_ms(10);( U2 N5 s. P2 X4 f1 g
  29.         }9 e: \6 @2 f2 e9 ?1 c+ b( D. x
  30.     }
    - E; n$ V+ L/ U! q3 I
  31. }
    ) j) ?& }- l8 u! h9 F3 b9 `. A1 q

  32. 3 B1 W2 F# ^" H6 C8 k4 y
复制代码

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