软件模拟PWM——呼吸灯小程序的理解

本文介绍了呼吸灯的工作原理及其实现方式。通过模拟PWM(脉冲宽度调制)技术,实现灯光从亮到暗再从暗到亮的平滑过渡效果。文中详细解释了如何调整高电平和低电平的时间比例来模拟类似人类呼吸的灯光变化。

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呼吸灯就是类似人的呼吸一样,一呼一吸,灯的变化是从亮到灭再到亮的过程,是一个循序渐进的过程,而不是一个跳变。

通过软件模拟PWM,可以达到呼吸灯的效果。

PWM即脉冲宽度调制,简单地说,就是一段时间为高,一段时间为低。

但是,制作呼吸灯时,不能让“高”或者“低”的时间不变,应该在一个固定的时间段内比如1ms,

处于高电平的时间逐渐增加,相应地,低电平的时间渐渐减少,如此循环,达到呼吸灯的效果。

参考:http://blog.sina.com.cn/s/blog_8375662001018ff5.html



### 实现PWM控制的呼吸效果 为了实现基于STM32单片机的呼吸效果,可以采用软件延时的方式模拟PWM信号,而不依赖于硬件定时器产生的PWM功能。以下是具体方法和技术细节: #### 1. 呼吸的工作原理 呼吸的效果是通过调整LED亮度的变化来模仿人类呼吸的过程,即逐渐变亮再逐渐变暗。这种变化可以通过改变施加到LED上的电压或电流来完成。在数字电路中,通常使用PWM(Pulse Width Modulation,脉宽调制)技术来调节LED的亮度[^1]。 PWM的核心在于通过不同的占空比(高电平时间与整个周期的比例),使LED表现出不同的亮度水平。当占空比较低时,LED看起来较暗;而当占空比较高时,则显得更亮[^5]。 #### 2. 不使用硬件PWM的方法 如果不想借助STM32内置的功能模块生成标准PWM波形,而是完全依靠程序逻辑构建类似的调光机制,那么可以选择如下方式: - **循环延迟法**:利用`for`语句或其他形式的时间消耗结构手动创建一系列短促的开关动作序列,从而形成近似连续可调控强度的结果。 例如,在每次点亮LED之前加入适当长度的小型等待环节,使得总体呈现出来的视觉感受接近真实情况下的渐变过程。 ```c void delay_us(uint32_t us){ uint32_t ticks = SysTick->CTRL & SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk; while ((SysTick->VAL - ticks) >= (us * SystemCoreClock / 1000000UL)); } void set_brightness(int level, int max_level){ for(int i=0;i<max_level;i++){ if(i<=level){ GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8); // Turn on LED }else{ GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8); // Turn off LED } delay_us(1); } } ``` 上述代码片段展示了如何仅靠简单的函数组合达成基础版本的目标——其中`set_brightness()`接受两个参数分别代表当前期望达到的程度以及最大可能值,并据此决定实际操作期间维持导通状态的具体时间段长短。 #### 3. 关键点分析 - **精确度考量**:由于这种方法本质上属于软实时处理范畴,因此可能会受到其他任务干扰而导致误差累积现象发生。对于追求极致稳定性的场合来说未必合适。 - **资源占用状况**:相比起专用外设单元所提供的解决方案而言,纯编程手段往往意味着更高的CPU负载率,尤其是在尝试覆盖较大动态范围的时候尤为明显[^4]。 尽管如此,这种方式仍然具有一定的教育意义和实践价值,特别是在初学者阶段用来加深理解有关概念方面表现良好。
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