1.PWM？
Pulse Width Modulation,脈沖寬度調(diào)制**的縮寫。

2.基本原理:
.控制方式就是對***逆變電路開關(guān)器件***的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到***一系列幅值相等的脈沖***，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波形。也就是在輸出波形的***半個(gè)周期***中產(chǎn)生多個(gè)脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波形，所獲得的輸出平滑且低次諧波少。

***我的應(yīng)用場景，pmw-開關(guān):***按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，即可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。

***應(yīng)用方法：***就是控制在一個(gè)周期內(nèi)，控制高電平多長時(shí)間，低電平多長時(shí)間，在數(shù)字電路中IO口就只有兩種狀態(tài)，0和1(高低)***，對應(yīng)就是0和5V或者0和3.3V）。也就是說***通過調(diào)節(jié)高低電平時(shí)間的變化來調(diào)節(jié)信號、能量等的變化。

圖為周期4毫秒的PWM波形

{詳細(xì)解析可忽略：把正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半波看成由N個(gè)彼此相連的脈沖所組成的波形。這些脈沖寬度相等，都等于 π/n ，但幅值不等，且脈沖頂部不是水平直線，而是曲線，各脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化。如果把上述脈沖序列用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦等分的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)正弦部分面積（即沖量）相等，就得到一組脈沖序列，這就是PWM波形。可以看出，各脈沖寬度是按正弦規(guī)律變化的。根據(jù)沖量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦半波是等效的。對于正弦的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到PWM波形.}

3.頻率
頻率是指每秒鐘信號從***高電平***到***低電平***再回到***高電平***的***次數(shù)*** 上圖中頻率=1/(0.003+0.001)=250 HZ,

4.占空比
是指 高電平持續(xù) 時(shí)間 比 一個(gè) 周期持續(xù) 的時(shí)間。
上圖中占空=1/(1+3)=25%,
所以可以通過控制占空比，來控制輸出的等效電壓。所以對于方波的話，頻率和占空比就確定了一個(gè)波。

5.如何產(chǎn)生一個(gè)pwm波形
1).芯片內(nèi)置pwm,
2).利用IO口高低電平轉(zhuǎn)變輸出PWM信號，，比如上圖中先把電平置1，維持1ms，然后將電平拉低，維持3ms，再將電平置高，如此循環(huán)往復(fù)下去，就可以產(chǎn)生一個(gè)周期4毫秒占空比為25%的PWM波了。具體方法就是給IO口加一個(gè)定時(shí)器，用定時(shí)器中斷來實(shí)現(xiàn)及時(shí)切換高低電平。

6.定時(shí)器？
解釋:定時(shí)計(jì)數(shù)器，因?yàn)樗饶苡?jì)時(shí)也能計(jì)數(shù)。定時(shí)器的***實(shí)質(zhì)***是由機(jī)器頻率向一個(gè)16位寄存器/2^16（每一種類型的單片機(jī)位是不一樣的）累加,滿溢出時(shí)觸發(fā)一個(gè)中斷，為了產(chǎn)生一個(gè)我們想要的時(shí)間間隔，比如說1s,所以我們要在這個(gè)寄存器里設(shè)定一個(gè)初值，以至于它在這個(gè)初始值上累加可以產(chǎn)生一個(gè)1s的倍數(shù)，這樣我們就可以得到穩(wěn)定的間隔。
這個(gè)寄存器位TH(高八位)和TL(低八位)。所以我們需要把計(jì)算好的初值分成兩部分，分別放入TH和TL中。
過程
首先，我們通過單片機(jī)的***晶振頻率***得知其***時(shí)鐘周期***，再尤其***乘以12***得到機(jī)器周期。每一個(gè)機(jī)器周期在寄存器內(nèi)+1，直到加滿溢出產(chǎn)生中斷。
舉例說明
若單片機(jī)頻率為12Mhz，其時(shí)鐘周期就是1/12μs，機(jī)器周期為1μs，也就是每1μs寄存器+1。16位的寄存器加到溢出最多需要(2^16)-1=65535μs，溢出也需要一個(gè)機(jī)器周期，所以總共要65536μs。但這個(gè)值太別扭，和我們要的1s沒什么關(guān)系。我們最好讓它記50000μs產(chǎn)生一次中斷，所以其初值就設(shè)為65536-50000=15536。但我們還要將這個(gè)值分別放在***高八位***和***低八位***，所以要將這個(gè)十進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換為4位十六進(jìn)制數(shù)再分開賦值。
十進(jìn)制計(jì)算法：
TH = 15536/256;
TL = 15536%256;
進(jìn)制計(jì)算問題這里不細(xì)討論。這樣的話，每50ms就會產(chǎn)生一次中斷。我們只要用程序判斷其中斷20次就記1s。

7.PWM的應(yīng)用
1）輸出模擬電壓(通過電壓的高低來控制如LED的亮度，直流電機(jī)的速度等)。
2)PWM對模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法，計(jì)算機(jī)只能輸出0或5V的數(shù)字電壓值而不能輸出模擬電壓，而我們?nèi)绻氆@得一個(gè)模擬電壓值(介于0 - 5V的電壓值)，則需通過使用高分辨率計(jì)數(shù)器，改變方波的占空比來對一個(gè)模擬信號的電平進(jìn)行編碼。電壓是以一種連接（1）或斷開（0）的重復(fù)脈沖序列被夾到模擬負(fù)載上去的，連接即是直流供電輸出，斷開即是直流供電斷開。通過對連接和斷開時(shí)間的控制，只要帶寬足夠，可以輸出任意不大于最大電壓值的模擬電壓。
輸出電壓=（接通時(shí)間/脈沖時(shí)間）*最大電壓值12

2 控制舵機(jī)
?舵機(jī)的控制就是通過一個(gè)固定周期但是不同占空比來控制舵機(jī)擺角的位置的。
??舵機(jī)的控制一般需要一個(gè)20ms左右的時(shí)基脈沖(頻率為50HZ)，該脈沖的高電平部分一般為0.5ms-2.5ms范圍內(nèi)的角度控制脈沖部分，總間隔為2ms。以180度角度伺服為例，那么對應(yīng)的控制關(guān)系是這樣的：
0.5ms--------------0度；
1.0ms------------45度；
1.5ms------------90度；
2.0ms-----------135度；
2.5ms-----------180度；
此圖可以表現(xiàn)脈沖寬度(也可以轉(zhuǎn)換成占空比)和舵機(jī)擺臂的位置圖

控制步進(jìn)電機(jī)
一般涉及到精確控制位移的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候往復(fù)式驅(qū)動原件(舵機(jī))就不適合了，所以就會經(jīng)常用到步進(jìn)電機(jī)。
??***步進(jìn)電機(jī)***把電脈沖信號變換成角位移以控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的微特電機(jī)。在自動控制裝置中作為執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖信號，步進(jìn)電動機(jī)前進(jìn)一步，故又稱脈沖電動機(jī)。 ！！！這里注意一點(diǎn)，直接控制單片機(jī)的話是脈沖控制，就是進(jìn)來一個(gè)脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動一個(gè)步進(jìn)角(一般為1.8°)。所以控制步進(jìn)電機(jī)速度的方式就是通過控制 頻率 (占空比一般都是50%)但是！！！現(xiàn)在可以通過接入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動板的方式(比如博主之前使用的一款步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動板Tb6560)細(xì)分步進(jìn)角。比如細(xì)分為2，一個(gè)脈沖步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動半個(gè)脈沖(0.9°)

實(shí)戰(zhàn)篇
??這里使用51和STM32實(shí)現(xiàn)呼吸燈的功能，同樣原理也可以控制直流電機(jī)，舵機(jī)是頻率一定的情況下控制占空比來控制擺臂的方向，而步進(jìn)電機(jī)是通過控制頻率的方式來控制速度。
51部分
??例程使用51單片機(jī)將P1.0接一個(gè)二極管。運(yùn)用PWM輸出等效模擬電壓完成呼吸燈功能。

unsigned char PWM_COUNT; //計(jì)數(shù) unsigned int HUXI_COUNT; //占空比更新時(shí)間 unsigned char PWM_VLAUE; //占空比比對值 bit direc_flag; //占空比更新方向void timer0_init() {TMOD=0x02; //模式設(shè)置，00010000，定時(shí)器0，工作于模式2（M1=1，M0=0）TH0=0x47; //定時(shí)器溢出值設(shè)置，每隔200us發(fā)起一次中斷。TL0=0X47;TR0=1; //定時(shí)器0開始計(jì)時(shí)ET0=1; //開定時(shí)器0中斷EA=1; //開總中斷PWM_COUNT =0; }void time0() interrupt 1 { PWM_COUNT++;HUXI_COUNT++;if(PWM_COUNT == PWM_VLAUE) //判斷是否到了點(diǎn)亮LED的時(shí)候LED = 1; //點(diǎn)亮LEDif(PWM_COUNT == 10) //當(dāng)前周期結(jié)束{LED = 0; //熄滅LEDPWM_COUNT = 0; //重新計(jì)時(shí)}if((HUXI_COUNT == 600) && (direc_flag == 0)){ //占空比增加10%HUXI_COUNT = 0;PWM_VLAUE++;if(PWM_VLAUE == 9) //占空比更改方向direc_flag = 1; }if((HUXI_COUNT == 600) && (direc_flag == 1)){ //占空比減少10%HUXI_COUNT = 0;PWM_VLAUE--;if(PWM_VLAUE == 1) //占空比更改方向direc_flag = 0; } } void main() {HUXI_COUNT = 0;PWM_COUNT = 0;PWM_VLAUE = 5;direc_flag = 0;LED = 1; //默認(rèn)LED熄滅 timer0_init(); //定時(shí)器0初始化while(1); }

32部分
??轉(zhuǎn)自正點(diǎn)原子庫函數(shù)手冊PWM部分教程
??這里用到了 TIM3 的部分重映射功能(重映射：可以理解成把管腳的外設(shè)功能映射到另一個(gè)管腳，具體哪個(gè)引腳可以映射見參考手冊)， 例程把 TIM3_CH2 直接映射到了 PB5 上。

//TIM3 PWM 部分初始化 //PWM 輸出初始化 //arr：自動重裝值 //psc：時(shí)鐘預(yù)分頻數(shù) 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); //①使能定時(shí)器 3 時(shí)鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //①使能 GPIO 和 AFIO 復(fù)用功能時(shí)鐘GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); //②重映射 TIM3_CH2->PB5//設(shè)置該引腳為復(fù)用輸出功能,輸出 TIM3 CH2 的 PWM 脈沖波形 GPIOB.5GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //TIM_CH2GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //復(fù)用推挽輸出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //①初始化 GPIO//初始化 TIM3TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //設(shè)置在自動重裝載周期值TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //設(shè)置預(yù)分頻值TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //設(shè)置時(shí)鐘分割:TDTS = Tck_timTIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM 向上計(jì)數(shù)模式TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //③初始化 TIMx//初始化 TIM3 Channel2 PWM 模式TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //選擇 PWM 模式 2TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比較輸出使能TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //輸出極性高TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //④初始化外設(shè) TIM3 OC2TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //使能預(yù)裝載寄存器TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //⑤使能 TIM3 }int main(void) {u16 led0pwmval=0;u8 dir=1;delay_init(); //延時(shí)函數(shù)初始化NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //設(shè)置 NVIC 中斷分組 2uart_init(115200); //串口初始化波特率為 115200LED_Init(); //LED 端口初始化TIM3_PWM_Init(899,0); //不分頻,PWM 頻率=72000/900=80Khzwhile(1){delay_ms(10);if(dir)led0pwmval++;else led0pwmval--;if(led0pwmval>300)dir=0;if(led0pwmval==0)dir=1;TIM_SetCompare2(TIM3,led0pwmval);} }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的单片机重要部分-PWM的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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