格院EP Lab1（嵌入式处理器）-利用PWM控制LED的亮度变化（基于Mbed OS）

原创最新推荐文章于 2026-11-11 00:08:30 发布 936 阅读 AI写同款

pickoranges

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Linux PWM子系统 PWM：Pulse width modulation，脉冲宽度调制，在 IC 中，是使用定时器来实现。常见应用于显示器背光灯，马达等。阅读详情

AI摘要

本文围绕格院EP Lab1，介绍利用PWM控制LED亮度变化（基于Mbed OS）。先解读要求，包括硬件定义、主程序逻辑和渐变亮度实现，考察轮询机制、PWM和循环语句等知识点；后进行代码实现，对重点操作如按钮上拉、占空比限制、消抖等作解释，还给出Lab1完整代码。

本文作者是为了提升自己的知识输出能力以及为同窗，学弟学妹提供思路，所以写了这个系列的栏目。

由于后续会涉及到代码的展示，希望大家谨慎参考，不要直接copy，我的文章最大的作用是分享思路。

话不多说，我们开始吧。

第一步：解读要求

硬件定义

PWM输出：
- 定义一个PWM输出用于控制LED1的亮度。
数字输入：
- 定义两个数字输入用于检测两个按钮的状态（button和button2）。

主程序逻辑

循环监测按钮状态：
- 实现一个循环，持续监测两个按钮的状态。
按钮按下处理：
- 当第一个按钮被按下时，设置一个标志位，表示需要增加LED亮度。
- 当第二个按钮被按下时，设置一个标志位，表示需要减少LED亮度。
亮度调整：
- 根据按钮按下的状态，逐步调整LED的亮度：
  - 如果第一个按钮被按下，逐步增加亮度。
  - 如果第二个按钮被按下，逐步减少亮度。
  - 如果没有按钮被按下，切换LED的开关状态（开/关）。

渐变亮度实现

逐步调整亮度：
- 使用一个循环来逐步增加或减少LED的亮度。
- 在每次循环中，使用thread_sleep_for()引入延迟，以实现平滑的亮度过渡。

所以我们知道，本实验考察的主要知识点是：1.轮询机制（检测按钮是否被按下） 2.PWM 3. 循环语句（用于提升或者降低小灯的亮度）

第二步：代码实现

我的代码中已经附了注释，但是对于重点知识和某些操作我会专门进行解释

第一块

#include "mbed.h"

#define delaytime 50ms



// 定义1：在A5引脚上为LED设置PWM输出

// 定义2：在D3引脚上为按钮1（增加）设置数字输入，带上拉电阻

// 定义3：在D4引脚上为按钮2（减少）设置数字输入，带上拉电阻

PwmOut LED(A5);

DigitalIn Button1_Increase(D3, PullUp);

DigitalIn Button2_Dncrease(D4, PullUp);



// 初始化占空比为0.5（50%）

float duty_cycle = 0.5f;

这里我将按钮进行了上拉操作，上拉以后，按钮的初始状态为高电平。当接地时候则为低电平。

第二块

// 限制占空比在0.0到1.0之间的函数

void limitDutyCycle() {

    if (duty_cycle > 1.0f) {

        duty_cycle = 1.0f;

    } else if (duty_cycle < 0.0f) {

        duty_cycle = 0.0f;

    }

}

本函数将占空比限制在0-1之间，因为占空比需要是0到1之间的某个小数。

第三块

        if (Button1_Increase.read() == 0) {

            // 消抖延时

            ThisThread::sleep_for(20);

            // 确认按钮按下

            if (Button1_Increase.read() == 0) {

                // 逐渐增加占空比

                for (int i = 0; i < 20; i++) {

                    duty_cycle = duty_cycle + 0.005f;

                    // 限制占空比

                    limitDutyCycle();

                    // 更新LED亮度

                    LED.write(duty_cycle);

                    // 更新之间的延时

                    ThisThread::sleep_for(50);

                }

            }

        }

if (Button1_Increase.read() == 0) {

// 消抖延时

ThisThread::sleep_for(20);

// 确认按钮按下

if (Button1_Increase.read() == 0)

这三个操作是为了消除按键抖动，确保可以真实的感应到按钮被按下。

第五块

 else {

            // 以当前占空比打开LED

            LED.write(duty_cycle);

            // 延时

            ThisThread::sleep_for(300);

            // 关闭LED

            LED.write(0.0f);

            // 延时

            ThisThread::sleep_for(300);

        }

这一模块的用处是在没有按钮被按下的时候，让LEDs闪烁

以下是Lab1的完整代码

#include "mbed.h"
#define delaytime 50ms

// 定义1：在A5引脚上为LED设置PWM输出
// 定义2：在D3引脚上为按钮1（增加）设置数字输入，带上拉电阻
// 定义3：在D4引脚上为按钮2（减少）设置数字输入，带上拉电阻
PwmOut LED(A5);
DigitalIn Button1_Increase(D3, PullUp);
DigitalIn Button2_Dncrease(D4, PullUp);

// 初始化占空比为0.5（50%）
float duty_cycle = 0.5f;

// 限制占空比在0.0到1.0之间的函数
void limitDutyCycle() {
    if (duty_cycle > 1.0f) {
        duty_cycle = 1.0f;
    } else if (duty_cycle < 0.0f) {
        duty_cycle = 0.0f;
    }
}

int main() {
    // 设置PWM周期为1毫秒
    LED.period_ms(1);

    while (true) {
        // 检查按钮1（增加）是否被按下
        if (Button1_Increase.read() == 0) {
            // 消抖延时
            ThisThread::sleep_for(20);
            // 确认按钮按下
            if (Button1_Increase.read() == 0) {
                // 逐渐增加占空比
                for (int i = 0; i < 20; i++) {
                    duty_cycle = duty_cycle + 0.005f;
                    // 限制占空比
                    limitDutyCycle();
                    // 更新LED亮度
                    LED.write(duty_cycle);
                    // 更新之间的延时
                    ThisThread::sleep_for(50);
                }
            }
        }

        // 检查按钮2（减少）是否被按下
        else if (Button2_Dncrease.read() == 0) {
            // 消抖延时
            ThisThread::sleep_for(20);
            // 确认按钮按下
            if (Button2_Dncrease.read() == 0) {
                // 逐渐减少占空比
                for (int i = 0; i < 20; i++) {
                    // 限制占空比
                    limitDutyCycle();
                    duty_cycle = duty_cycle - 0.005f;
                    // 更新之间的延时
                    ThisThread::sleep_for(50);
                }
            }
        }

        // 如果没有按钮被按下，使LED闪烁
        else {
            // 以当前占空比打开LED
            LED.write(duty_cycle);
            // 延时
            ThisThread::sleep_for(300);
            // 关闭LED
            LED.write(0.0f);
            // 延时
            ThisThread::sleep_for(300);
        }
    }
}

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