hal库利用PWM制作呼吸灯

最新推荐文章于 2025-06-15 00:02:38 发布

终极末影龙

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CC 4.0 BY-SA版权

文章标签： stm32 单片机

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_54435584/article/details/127724776

本文介绍如何使用STM32的TIM3和TIM4定时器输出PWM波形，通过改变占空比实现LED呼吸灯效果。包括硬件配置、软件编程及实验现象等内容。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

实验目的

使用TIM3和TIM4，分别输出一个PWM波形，PWM的占空比随时间变化，去驱动你外接的一个LED以及最小开发板上已焊接的LED（固定接在 PC13 GPIO端口），实现2个 LED呼吸灯的效果。

实验材料

硬件

STM32F103C8T6最小开发板
CH340模块
LED灯一个
杜邦线若干
面包板一块

软件

KEIL5
FLYMCU

实验原理

呼吸灯，就是指灯光设备的亮度随着时间由暗到亮逐渐增强，再由亮到暗逐渐衰减，很有节奏感地一起一伏，就像是在呼吸一样。要控制 LED 灯达到呼吸灯的效果，实际上就是要控制 LED 灯的亮度拟合呼吸特性曲线。

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-KazyWMNN-1667782846011)(E:\学习资料\嵌入式作业\12_hal_pwm\5.png)]$

因为引脚要么输出1，要么0，没有“慢慢升高或降低”这一说法，因此要实现呼吸灯，需要使用到PWM。所谓PWM，就是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。

以正弦信号为例，通过一系列不同的脉冲宽度的信号，可以等效地得到正弦信号：

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-OwC6hSLa-1667782846011)(E:\学习资料\嵌入式作业\12_hal_pwm\6.png)]$

对于呼吸特性曲线，也一样可以用这种方法拟合，让LED灯阴极引脚输出呼吸特性曲线的等效脉冲信号波形，就可以实现呼吸灯。

项目制作

CubeMX初始化

1、时钟配置

在这里插入图片描述

按上图依次配置，将PCLK1配置为36MHz。

2、定时器配置

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Cp2qXP2n-1667782846013)(E:\学习资料\嵌入式作业\12_hal_pwm\3.png)]$

因为实验要求控制两个LED，因此我使用TIM3与TIM4进行输出PWM。上图以配置TIM3介绍过程。

点击TIM3，再勾选内部时钟，并选择通道2输出PWM。这里也可以选用其他通道，不过这会导致PWM输出的GPIO口不同，要注意一下。

再选择分频为71，计数为500。这里的计数不用写太大。

配置一下项目路径与名称，以及使用的ide，生成项目。

代码实现

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-UbgCNWJm-1667782846013)(E:\学习资料\嵌入式作业\12_hal_pwm\4.png)]$

源码在这里：

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM3_Init();
  MX_TIM4_Init();
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_2);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim4,TIM_CHANNEL_2);
	uint16_t status = 0;
	int16_t duty_num = 0;
  while (1)
  {
		HAL_Delay(50);
		if (status == 0){
			duty_num = duty_num + 17;
			if(duty_num > 500)
			{
				status = 1;
				duty_num = 493;
			}
		}
		else{
			duty_num = duty_num - 17;
			if(duty_num < 17)
			{
				status = 0;
				duty_num = 17;
			}
		}
		
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim3,TIM_CHANNEL_2,duty_num);
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim4,TIM_CHANNEL_2,duty_num);

  }

}

呼吸灯有两个过程，一个过程是慢慢亮灯，一个是慢慢灭灯。一个周期中低电平占比越多，灯就越亮。这里变量duty_num用来设置一个周期中高电平的时间。我的定时器一个周期计数个数为500，因此duty_num的范围就是0-500之间。

想要慢慢变亮，就慢慢降低高电平所占一个周期的时间，即每隔一段时间降低duty_num的值；想要慢慢变暗，就慢慢提升高电平所占一个周期的时间，即每隔一段时间增大duty_num的值。

那每次增大多少呢？

主循环第一行，设置的每50ms改一次占空比。首先要知道你想让一个呼吸灯亮灭的周期是多少，比如我想让led灯一呼一吸是3秒，那么就是3000ms，要设置60次占空比。

前面说过，呼吸灯有两个过程，一个过程是慢慢亮灯，一个是慢慢灭灯，两个过程时间一样，那么每个过程要设置30次占空比。设置占空比就是设置高电平在一个中断周期中所占时间，前面说了一个中断周期数500个数，灯最亮的时候高电平时间为0，为了30次将0变成500，每次让duty_num增大500/30，就是17。灯由灭变亮同理。

知道了每次duty_num变化量，那么就可以将新的duty_num值用于设置高电平计数个数。

但是由于每次是加17，因此当493加到510时，会超过一个中断周期的500计数，因此要检测溢出。如果检测到duty_num为510，就改成500，并开始逐渐减小。

因为减小的时候是500开始减，每次减17，因此最后会出现负数。也要做一样的操作。