零基础STM32单片机编程入门(七)定时器PWM波输出实战含源码视频

news2024/11/28 4:48:08

文章目录

- 一.概要
- 二.PWM产生框架图
- 三.CubeMX配置一个TIME输出1KHZ，占空比50%PWM波例程
- - 1.硬件准备
  - 2.创建工程
  - 3.测量波形结果
- 四.CubeMX工程源代码下载
- 五.讲解视频链接地址
- 六.小结

一.概要

脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用单片机数字输出（1或0）来对外部模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
在这里插入图片描述
PWM波主要应用场景：
电机控制
PWM信号可以用来控制直流电机的转速和位置，实现对电机的精确控制。在无刷直流电机（BLDC）和步进电机中，利用PWM调制可以充分发挥电子设备的精确度和能效。

LED灯光调光
PWM信号可用于调控LED灯的亮度。通过改变PWM信号的占空比（on-time和off-time的比值），可以实现对LED灯光的调光操作，达到节能和避免眩光的效果。

电源管理
采用PWM技术的开关稳压器（如降压转换器）在电源管理中具有广泛的应用。

音频放大器
在数字音频放大器中，PWM信号用于控制音频信号的放大和调制。

混合动力电动汽车（HEV）和电动汽车（EV）
PWM信号用于控制电池充放电和电动机的驱动管理，提高电池的使用性能和寿命。

伺服系统
在伺服系统中，PWM信号用于传输伺服电机的控制信号，实现对伺服电机的精确控制。

二.PWM产生框架图

定时器部分框图如下，其中PWM相关的主要是基本定时器和PWM输出控制部分，基本定时器主要控制PWM输出的频率，PWM控制部分主要控制PWM输出的占空比。

在这里插入图片描述
PWM输出控制部分信号流向

主要寄存器
1.TIMx_CCR1
捕获比较(值)寄存器（x=1,2,3,4):设置比较值。

2.TIMx_CNT
计数器值与捕获比较寄存器CCR1进行比较,通过比较结果输出有效电平和无效电平。

3.TIMx_ARR
自动重装载寄存器,计数器(TIMx_CNT)开始计数，直到计数器(TIMx_CNT)达到TIMx_ARR中存放的值后，重新回到0，依次循环。

在PWM工作模式下，引入一个寄存器CCRx，这个寄存器用于控制PWM输出波的有效电平长度（占空比），假定定时器工作在向上计数 PWM模式，且当 CNT<CCRx 时，输出 0，当 CNT>=CCRx 时输出 1。当 CNT 达到 ARR 值的时候，重新归零，然后重新向上计数，依次循环。改变 CCRx 的值，就可以改变 PWM 输出的占空比，改变 ARR 的值，就可以改变 PWM 输出的频率。

工作过程如下图所示
在这里插入图片描述

三.CubeMX配置一个TIME输出1KHZ，占空比50%PWM波例程

1.硬件准备

STLINK接STM32F103C8T6小系统板，STLINK接电脑USB口。

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2.创建工程

打开STM32CubeMX软件,新建工程
在这里插入图片描述
Part Number处输入STM32F103C8，再双击就创建新的工程

配置下载口引脚

配置外部晶振引脚

配置系统主频

配置TIM1，1ms定时器，TIM1内部时钟是72MHZ，72分频就是1MHZ,计数1000次归零，计数时间就是1ms，脉冲宽度是500us,根据上述配置，PWM波频率就是1KHZ，占空比就是50%。
在这里插入图片描述

配置工程文件名，保存路径，KEIL5工程输出方式
在这里插入图片描述
生成工程

用Keil5打开工程

增加代码
在这里插入图片描述

主要代码如下

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM1_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	if (HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)//启动定时器通道1，PWM输出
  {
    /* PWM generation Error */
    while(1);
  }
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */

  }
  /* USER CODE END 3 */
}


void MX_TIM1_Init(void)
{
  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
  TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
  TIM_BreakDeadTimeConfigTypeDef sBreakDeadTimeConfig = {0};

  htim1.Instance = TIM1;
  htim1.Init.Prescaler = 71;
  htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim1.Init.Period = 999;
  htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim1.Init.RepetitionCounter = 0;
  htim1.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim1) != HAL_OK)
  {
  }
  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim1, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
  {
  }
  if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim1) != HAL_OK)
  {
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim1, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
  }
  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
  sConfigOC.Pulse = 500;
  sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
  sConfigOC.OCNPolarity = TIM_OCNPOLARITY_HIGH;
  sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
  sConfigOC.OCIdleState = TIM_OCIDLESTATE_RESET;
  sConfigOC.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET;
  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
  {
  }
  sBreakDeadTimeConfig.OffStateRunMode = TIM_OSSR_DISABLE;
  sBreakDeadTimeConfig.OffStateIDLEMode = TIM_OSSI_DISABLE;
  sBreakDeadTimeConfig.LockLevel = TIM_LOCKLEVEL_OFF;
  sBreakDeadTimeConfig.DeadTime = 0;
  sBreakDeadTimeConfig.BreakState = TIM_BREAK_DISABLE;
  sBreakDeadTimeConfig.BreakPolarity = TIM_BREAKPOLARITY_HIGH;
  sBreakDeadTimeConfig.AutomaticOutput = TIM_AUTOMATICOUTPUT_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_ConfigBreakDeadTime(&htim1, &sBreakDeadTimeConfig) != HAL_OK)
  {
  }
  HAL_TIM_MspPostInit(&htim1);

}