小白跟做江科大32单片机之定时器输出比较
原理部分
背景
GPIO口是数字输出端口，只能输出1和0。但是通过PWM，可以使其控制LED呼吸灯亮灭的程度
1.通过CNT和CCR进行比较，可以输出一定频率和占空比的PWM波形
2.通用定时器有4个CCR，可同时输出4路PWM波形，但只有一个CNT
输出比较部分，通过比较CNT和CCR的值，CNT计数自增，CCR是我们给定的一个值，这样就可以输出一定占空比的输出波形
3.PWM波形
惯性系统就是断电之后不会立刻停止运行的器件，eg：LED
4.如何输出PWM波形
外部比较->输出oc1ref->极性选择->CCIP写0代表不翻转，写1代表翻转->输出使能->OC1->CPIO
本实验只用PWM模式1
5.
时钟源选择->时基单元->输出比较->CNT、CCR比较
我们可以设定CCR为固定值
6.
7.STM32外设
推挽输出示意图：
上管导通，输出高电压，下关导通，输出低电压。
H桥电路，两个推挽电路组成，这是电流从右边流向左边
代码部分
思路
- 开启PWM时钟，TIM外设，GPIO外设
- 时基单元配置
- 配置输出比较单元：CCR值，比较模式，极性选择，输出使能
- GPIO配置：复用推挽输出GPIO口
- 运行控制配置：计数器
实现
实验一
1.复制上一小节的定时器项目，改名为自己想取的名字，在hardware下新建PWM._LED.c和PWM._LED.h文件，并按照江科大老师所给的电路图进行连接
2.PWM._LED.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
/**
* 函 数：定时初始化
* 参 数：无
* 返 回 值：无
* 注意事项：此函数配置为外部时钟，定时器相当于计数器
*/
void PWM_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //开启TIM2的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*GPIO初始化P0口*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
/*配置时钟源*/
TIM_InternalClockConfig(TIM2); //选择TIM2为内部时钟，若不调用此函数，TIM默认也为内部时钟
/*时基单元初始化*/
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; //定义结构体变量
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //时钟分频，选择不分频，此参数用于配置滤波器时钟，不影响时基单元功能
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式，选择向上计数
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1; //计数周期，即ARR的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1; //预分频器，即PSC的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; //重复计数器，高级定时器才会用到
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure); //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit，配置TIM2的时基单元
/*输出比较初始化*/
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; //定义结构体变量
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); //结构体初始化，若结构体没有完整赋值
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //输出比较模式，选择PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性，选择为高，若选择极性为低，则输出高低电平取反
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //初始的CCR值
TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure); //将结构体变量交给TIM_OC1Init，配置TIM2的输出比较通道1
/*TIM使能*/
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能TIM2，定时器开始运行
}
/**
* 函 数：返回定时器CNT的值
* 参 数：无
* 返 回 值：定时器CNT的值，范围：0~65535
*/
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{
TIM_SetCompare1(TIM2, Compare); //设置CCR1的值
}
3.PWM._LED.h
#ifndef _PWM._LED__H
#define _PWM._LED__H
void PWM_Init(void);
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare);
#endif
4.main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "PWM._LED.h"
uint16_t Num; //定义在定时器中断里自增的变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
PWM_Init();
while (1)
{
for(Num=0;Num<100;Num++)
{
PWM_SetCompare1(Num);
Delay_ms(10);
}
for(Num=100;Num>0;Num--)
{
PWM_SetCompare1(Num);
Delay_ms(10);
}
}
}
5.整体结构
6.试验结果
定时器输出PWM波形产生LED呼吸灯效果
实验二
1.按照江科大老师所给的电路图进行连接
2.修改PWM._LED.c文件
#include "stm32f10x.h" // Device header
/**
* 函 数：PWM初始化
* 参 数：无
* 返 回 值：无
*/
void PWM_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //开启TIM2的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA1引脚初始化为复用推挽输出
//受外设控制的引脚，均需要配置为复用模式
/*配置时钟源*/
TIM_InternalClockConfig(TIM2); //选择TIM2为内部时钟，若不调用此函数，TIM默认也为内部时钟
/*时基单元初始化*/
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; //定义结构体变量
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //时钟分频，选择不分频，此参数用于配置滤波器时钟，不影响时基单元功能
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式，选择向上计数
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 20000 - 1; //计数周期，即ARR的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1; //预分频器，即PSC的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; //重复计数器，高级定时器才会用到
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure); //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit，配置TIM2的时基单元
/*输出比较初始化*/
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; //定义结构体变量
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); //结构体初始化，若结构体没有完整赋值
//则最好执行此函数，给结构体所有成员都赋一个默认值
//避免结构体初值不确定的问题
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //输出比较模式，选择PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性，选择为高，若选择极性为低，则输出高低电平取反
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //初始的CCR值
TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure); //将结构体变量交给TIM_OC2Init，配置TIM2的输出比较通道2
/*TIM使能*/
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能TIM2，定时器开始运行
}
/**
* 函 数：PWM设置CCR
* 参 数：Compare 要写入的CCR的值，范围：0~100
* 返 回 值：无
* 注意事项：CCR和ARR共同决定占空比，此函数仅设置CCR的值，并不直接是占空比
* 占空比Duty = CCR / (ARR + 1)
*/
void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare)
{
TIM_SetCompare2(TIM2, Compare); //设置CCR2的值
}
3.修改PWM._LED.h文件
#ifndef _PWM._LED___H
#define _PWM._LED___H
void PWM_Init(void);
void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare);
#endif
4.hardware中新建Servo.c文件对舵机进行操作
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "PWM._LED.h"
/**
* 函 数：舵机初始化
* 参 数：无
* 返 回 值：无
*/
void Servo_Init(void)
{
PWM_Init(); //初始化舵机的底层PWM
}
/**
* 函 数：舵机设置角度
* 参 数：Angle 要设置的舵机角度，范围：0~180
* 返 回 值：无
*/
void Servo_SetAngle(float Angle)
{
PWM_SetCompare2(Angle / 180 * 2000 + 500); //设置占空比
//将角度线性变换，对应到舵机要求的占空比范围上
}
5.新建Servo.h文件
#ifndef _SERVO__H
#define _SERVO__H
void Servo_Init(void);
void Servo_SetAngle(float Angle);
#endif
6.修改main.c文件
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Servo.h"
#include "Key.h"
uint8_t KeyNum; //定义用于接收键码的变量
float Angle; //定义角度变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
Servo_Init(); //舵机初始化
Key_Init(); //按键初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "Angle:"); //1行1列显示字符串Angle:
while (1)
{
KeyNum = Key_GetNum(); //获取按键键码
if (KeyNum == 2) //按键按下
{
Angle += 30; //角度变量自增30
if (Angle > 180) //角度变量超过180后
{
Angle = 0; //角度变量归零
}
}
Servo_SetAngle(Angle); //设置舵机的角度为角度变量
OLED_ShowNum(1, 7, Angle, 3); //OLED显示角度变量
}
}
7.程序结构
8.实验结果
STM32之定时器输出WPM控制舵机
实验三
1.按照江科大老师所给的电路图进行连接，VIM必须在左下角
2.修改PWM_LED.c文件
#include "stm32f10x.h" // Device header
/**
* 函 数：PWM初始化
* 参 数：无
* 返 回 值：无
*/
void PWM_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //开启TIM2的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA2引脚初始化为复用推挽输出
//受外设控制的引脚，均需要配置为复用模式
/*配置时钟源*/
TIM_InternalClockConfig(TIM2); //选择TIM2为内部时钟，若不调用此函数，TIM默认也为内部时钟
/*时基单元初始化*/
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; //定义结构体变量
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //时钟分频，选择不分频，此参数用于配置滤波器时钟，不影响时基单元功能
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式，选择向上计数
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1; //计数周期，即ARR的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 36 - 1; //预分频器，即PSC的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; //重复计数器，高级定时器才会用到
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure); //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit，配置TIM2的时基单元
/*输出比较初始化*/
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; //定义结构体变量
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); //结构体初始化，若结构体没有完整赋值
//则最好执行此函数，给结构体所有成员都赋一个默认值
//避免结构体初值不确定的问题
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //输出比较模式，选择PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性，选择为高，若选择极性为低，则输出高低电平取反
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //初始的CCR值
TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure); //将结构体变量交给TIM_OC3Init，配置TIM2的输出比较通道3
/*TIM使能*/
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能TIM2，定时器开始运行
}
/**
* 函 数：PWM设置CCR
* 参 数：Compare 要写入的CCR的值，范围：0~100
* 返 回 值：无
* 注意事项：CCR和ARR共同决定占空比，此函数仅设置CCR的值，并不直接是占空比
* 占空比Duty = CCR / (ARR + 1)
*/
void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)
{
TIM_SetCompare3(TIM2, Compare); //设置CCR3的值
}
3.修改PWM_LED.h文件
#ifndef _PWD_LWD__H
#define _PWD_LWD__H
void PWM_Init(void);
void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare);
#endif
4.创建Motor.c文件
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "PWM_LED.h"
/**
* 函 数：直流电机初始化
* 参 数：无
* 返 回 值：无
*/
void Motor_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA4和PA5引脚初始化为推挽输出
PWM_Init(); //初始化直流电机的底层PWM
}
/**
* 函 数：直流电机设置速度
* 参 数：Speed 要设置的速度，范围：-100~100
* 返 回 值：无
*/
void Motor_SetSpeed(int8_t Speed)
{
if (Speed >= 0) //如果设置正转的速度值
{
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); //PA4置高电平
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5); //PA5置低电平，设置方向为正转
PWM_SetCompare3(Speed); //PWM设置为速度值
}
else //否则，即设置反转的速度值
{
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); //PA4置低电平
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5); //PA5置高电平，设置方向为反转
PWM_SetCompare3(-Speed); //PWM设置为负的速度值，因为此时速度值为负数，而PWM只能给正数
}
}
5.创建Motor.h文件
#ifndef __MOTOR_H
#define __MOTOR_H
void Motor_Init(void);
void Motor_SetSpeed(int8_t Speed);
#endif
6.修改main.c文件
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Motor.h"
#include "Key.h"
uint8_t KeyNum; //定义用于接收按键键码的变量
int8_t Speed; //定义速度变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
Motor_Init(); //直流电机初始化
Key_Init(); //按键初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "Speed:"); //1行1列显示字符串Speed:
while (1)
{
KeyNum = Key_GetNum(); //获取按键键码
if (KeyNum == 2) //按键按下
{
Speed += 20; //速度变量自增20
if (Speed > 100) //速度变量超过100后
{
Speed = -100; //速度变量变为-100
//此操作会让电机旋转方向突然改变，可能会因供电不足而导致单片机复位
//若出现了此现象，则应避免使用这样的操作
}
}
Motor_SetSpeed(Speed); //设置直流电机的速度为速度变量
OLED_ShowSignedNum(1, 7, Speed, 3); //OLED显示速度变量
}
}
7.程序结构
8.实验结果