前言
在STM32微控制器中,PWM代表脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation)。PWM是一種用于控制電子設備的技術,通過調整信號的脈沖寬度和周期,可以模擬出不同的電壓或功率級別。
在STM32中,PWM功能常用于控制電機速度、調節(jié)LED亮度、產(chǎn)生音頻信號等應用。通過調整PWM的占空比(高電平時間占總周期的比例),可以控制輸出信號的平均電壓或功率。例如,如果PWM信號的占空比為50%,即高電平時間等于總周期的一半,那么輸出信號的平均電壓或功率也將為輸入電壓或功率的一半。
STM32微控制器提供了多個PWM通道,每個通道可以配置為不同的輸出引腳,并具有靈活的配置選項,例如頻率、占空比、極性等。開發(fā)者可以使用STM32的PWM功能來實現(xiàn)精確的電子設備控制。
定義
PWM是脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation)的縮寫,它是一種調制技術,用于控制模擬信號的平均值。通過調整脈沖的寬度和周期,PWM可以模擬出不同的電壓或功率級別。
在PWM中,信號由一系列固定周期的脈沖組成。脈沖的寬度表示信號的高電平時間,而周期表示脈沖的重復時間。通過改變脈沖的寬度與周期之間的比例,可以控制信號的平均電壓或功率。
例如,如果脈沖的寬度占周期的一半,即50%的占空比,那么輸出信號的平均電壓或功率也將為輸入電壓或功率的一半。通過改變占空比,可以實現(xiàn)對輸出信號的精確控制。
PWM廣泛應用于各種領域,包括電機控制、LED亮度調節(jié)、音頻信號生成等。它是一種高效、精確的控制技術,常用于模擬信號的數(shù)字化處理和電子設備的調節(jié)與控制。
參數(shù)
周期
高低電平變化所需要的時間,單位:ms
T=1/f T是周期,f是頻率。
頻率
在1秒鐘內,信號從高電平到低電平再回到高電平的次數(shù),也就是說一秒鐘PWM有多少個周期,單位Hz。
例如:如果頻率為50Hz ,也就是說一個周期是20ms,那么一秒鐘就有50次PWM周期。
占空比
在一個脈沖周期內,高電平的時間占整個周期時間的比例,單位是% (0%-100%)。
工作原理
PWM的工作原理基于對脈沖的寬度和周期進行調制。下面是PWM的基本工作原理:
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設定目標數(shù)值:首先,確定需要控制的目標數(shù)值,例如調節(jié)電機的速度或LED的亮度。這個目標數(shù)值通常以一個百分比或占空比的形式表示。
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確定頻率:選擇PWM信號的頻率,即脈沖的周期。頻率決定了脈沖的重復速率,通常以赫茲(Hz)表示。常見的頻率范圍是幾百赫茲到幾十千赫茲。
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計算占空比:根據(jù)目標數(shù)值和所選頻率,計算所需的占空比。占空比表示高電平時間占周期的比例。例如,如果目標是50%的亮度或速度,則占空比為50%。
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生成PWM信號:使用計時器和計數(shù)器來生成PWM信號。計時器根據(jù)所選頻率生成一個固定周期的計時事件,并從0開始計數(shù)。計數(shù)器在每個計時事件中遞增,當計數(shù)值小于占空比所對應的計數(shù)閾值時,輸出為高電平;否則,輸出為低電平。
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輸出控制:根據(jù)計數(shù)器的值,控制輸出引腳的電平狀態(tài)。在計數(shù)值小于閾值時,輸出為高電平;在計數(shù)值大于等于閾值時,輸出為低電平。這樣就形成了一系列固定周期、寬度可變的脈沖信號。
通過調整占空比,可以控制輸出信號的平均電壓或功率。占空比越高,輸出信號的平均電壓或功率就越高,而占空比越低,輸出信號的平均電壓或功率就越低。
使用PWM,可以實現(xiàn)精確的控制,例如精確調節(jié)電機的速度或改變LED的亮度級別。PWM技術的優(yōu)點包括高效率、精度高以及對輸出設備影響小等。
計數(shù)器寄存器 (TIMx_CNT)
自動裝載寄存器 (TIMx_ARR)
捕獲/比較寄存器(TIMx_CCRx)
向上計數(shù)模式:
輸出過程:
當0-t1這段時間,計數(shù)器寄存器的CNT的值是小于CCR,輸出高電平。
當t1-t2這段時間,計數(shù)器寄存器的CNT的值是大于CCR且小于ARR的,輸出低電平。
當CNT的值達到ARR里的值時,產(chǎn)生溢出事件,自動清零再次從0開始向上計數(shù)。
應用
PWM廣泛應用于各種領域,以下是一些常見的PWM應用:
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電機控制:PWM被廣泛用于直流電機和步進電機的速度控制。通過改變PWM信號的占空比,可以調節(jié)電機的平均電壓或功率,從而控制電機的轉速和轉矩。
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LED亮度調節(jié):PWM常用于LED照明中,可以通過改變PWM信號的占空比來控制LED的亮度。高占空比會使LED接收到更多的電流,從而提高亮度;低占空比則減小電流,降低亮度。由于LED的響應速度很快,所以人眼無法察覺到PWM信號的變化,從而實現(xiàn)了無閃爍的亮度調節(jié)。
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音頻信號生成:PWM也可以用于產(chǎn)生音頻信號,例如在音頻合成器或音頻放大器中。通過調整PWM信號的頻率和占空比,可以生成不同頻率和幅度的音頻信號。
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電源控制:PWM在開關電源中得到廣泛應用。通過調整PWM信號的占空比和頻率,可以實現(xiàn)高效的電能轉換,從而提高電源的效率和穩(wěn)定性。
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溫度控制:PWM可用于溫度控制應用,如加熱器或風扇控制。通過調整PWM信號的占空比,可以控制加熱器的輸出功率或風扇的轉速,從而實現(xiàn)精確的溫度控制。
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無線通信:PWM可用于數(shù)字調制解調器中,將數(shù)字信號轉換為模擬信號進行傳輸。例如,脈沖位置調制(PPM)和脈沖編碼調制(PCM)等調制技術常用于無線通信系統(tǒng)中。
這只是一小部分PWM的應用領域,實際上PWM技術在各種電子設備和控制系統(tǒng)中都有廣泛應用,以實現(xiàn)精確的信號調節(jié)和控制。
練習
通過PWM信號調節(jié)LED燈亮度文章來源:http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-726258.html
頻率 :
1/T = 1/1ms = 1/0.001s = 1000HZ
周期 :
1ms
占空比 :
50%
在TIM找到PWM信號生成函數(shù):
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