单片机PWM信号生成与控制教程.docx

PAGE1

PAGE1

单片机PWM信号生成与控制教程

1单片机基础知识

1.1单片机概述

单片机，全称为单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer），是一种将中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口等主要计算机部件集成在一块芯片上的微型计算机系统。它具有体积小、功耗低、成本低廉、控制功能强大等特点，广泛应用于各种电子设备和控制系统中，如家用电器、汽车电子、工业自动化、通信设备等。

1.1.1特点

集成度高：将计算机的主要部件集成在一块芯片上，便于设计和应用。

控制功能强大：内置多种控制外设，如定时器、计数器、ADC、DAC等，适合实时控制和数据处理。

功耗低：适用于电池供电的便携式设备。

成本低廉：大规模生产，成本相对较低。

1.1.2应用领域

家用电器：如空调、洗衣机、微波炉等的智能控制。

汽车电子：发动机控制、安全系统、娱乐系统等。

工业自动化：生产线控制、机器人控制、传感器数据采集等。

通信设备：手机、路由器、调制解调器等的信号处理和控制。

1.2单片机的外设介绍

单片机的外设是指集成在单片机芯片上，用于实现特定功能的硬件模块。常见的外设有定时器、计数器、ADC（模数转换器）、DAC（数模转换器）、串行通信接口（如UART、SPI、I2C）、中断控制器、PWM（脉冲宽度调制）等。

1.2.1定时器与计数器

定时器和计数器是单片机中非常重要的外设，它们可以用于产生定时信号、测量时间间隔、控制外设的定时操作等。

定时器原理

定时器通过内部时钟信号的计数来实现定时功能。当计数达到预设值时，会产生中断或触发某个事件，从而实现定时操作。

计数器原理

计数器则用于对外部事件的计数，如脉冲信号的个数。它通过检测外部输入信号的上升沿或下降沿来增加或减少计数器的值。

1.2.2示例：使用STM32F103单片机的定时器TIM2生成1秒定时

#includestm32f1xx_hal.h

staticTIM_HandleTypeDefhtim2;

voidMX_TIM2_Init(void)

{

htim2.Instance=TIM2;

htim2.Init.Prescaler=7199;

htim2.Init.CounterMode=TIM_COUNTERMODE_UP;

htim2.Init.Period=9999;

htim2.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;

HAL_TIM_Base_Init(htim2);

HAL_TIM_Base_Start(htim2);

}

voidHAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef*htim)

{

if(htim==htim2)

{

//1秒定时中断处理

//可以在此处添加需要每秒执行的代码

}

}

在上述代码中，我们配置了TIM2定时器，使其在72MHz的系统时钟下，通过预分频器和周期配置，实现1秒的定时。当定时器计数溢出时，会触发中断，执行HAL_TIM_PeriodElapsedCallback函数。

1.3定时器与计数器原理

1.3.1定时器工作原理

定时器通常由一个计数器、一个预分频器和一个比较器组成。计数器根据预分频器的输出进行计数，当计数器的值与比较器的值相等时，会产生一个中断或触发一个事件。

配置步骤

时钟配置：确保定时器的时钟被使能。

预分频器配置：设置预分频器的值，以调整计数器的计数频率。

计数器模式配置：选择计数器的计数模式，如向上计数、向下计数、中心对齐模式等。

周期配置：设置计数器的周期值。

中断配置：配置中断，使能中断并设置中断优先级。

启动定时器：启动定时器，开始计数。

1.3.2计数器工作原理

计数器用于对外部事件的计数，如脉冲信号的个数。它通过检测外部输入信号的上升沿或下降沿来增加或减少计数器的值。

配置步骤

时钟配置：确保计数器的时钟被使能。

输入捕获配置：配置输入捕获通道，选择捕获信号的边沿。

中断配置：配置中断，使能中断并设置中断优先级。

启动计数器：启动计数器，开始对外部信号进行计数。

1.3.3示例：使用STM32F103单片机的计数器TIM2对外部脉冲信号计数

#includestm32f1xx_hal.h

staticTIM_HandleTypeDefhtim2;

voidMX_TIM2_Init(void)

{

htim2.Instance=TIM2;

htim2.Init.Presc