在本教程中，我們將了解STM32中的PWM（脈寬調(diào)制），以及如何使用PWM技術(shù)控制LED的亮度或直流風(fēng)扇的速度。

我們知道有兩種類型的信號：模擬和數(shù)字。模擬信號具有（3V，1V...等）和數(shù)字信號有（1'和0）。傳感器輸出為模擬信號，這些模擬信號使用ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，因?yàn)?a target="_blank">微控制器只能理解數(shù)字信號。處理完這些ADC值后，需要再次將輸出轉(zhuǎn)換為模擬形式以驅(qū)動(dòng)模擬器件。為此，我們使用某些方法，例如PWM，數(shù)模（DAC）轉(zhuǎn)換器等。

什么是PWM（帶調(diào)制的脈沖）？

PWM是一種使用數(shù)字值控制模擬設(shè)備的方法，例如控制電機(jī)的速度，LED的亮度等。我們知道電機(jī)和LED在模擬信號上工作。但是PWM不提供純模擬輸出，PWM看起來像由短脈沖產(chǎn)生的模擬信號，而短脈沖是由占空比提供的。

PWM 的占空比

PWM信號保持高電平（導(dǎo)通時(shí)間）的時(shí)間百分比稱為占空比。如果信號始終為ON，則處于100%占空比，如果始終關(guān)閉，則為0%占空比。

Duty Cycle =Turn ON time/ (Turn ON time + Turn OFF time)

采用STM32封裝的PWM

STM32F103C8具有15個(gè)PWM引腳和10個(gè)ADC引腳。有 7 個(gè)定時(shí)器，每個(gè) PWM 輸出由連接到 4 個(gè)定時(shí)器的通道提供。它具有 16 位 PWM 分辨率 （216），即計(jì)數(shù)器和變量可以大到 65535。在 72MHz 時(shí)鐘速率下，PWM 輸出的最大周期約為 1 毫秒。

因此，值 65535 給出了 LED 的全亮度和直流風(fēng)扇的全速（100% 占空比）

同樣，32767 的值給出了 LED 的一半亮度和直流風(fēng)扇的一半速度（50% 占空比）

值 13107 給出 （20%） 亮度和 （20%） 速度（20% 占空比）

在本教程中，我們使用電位計(jì)和STM32通過PWM技術(shù)改變LED的亮度和直流風(fēng)扇的速度。16x2 LCD用于顯示ADC值（0-4095）和輸出的修改變量（PWM值）（0-65535）。

以下是其他微控制器的幾個(gè)PWM示例：

使用帶有MPLAB和XC8的PIC微控制器生成PWM

帶樹莓派的伺服電機(jī)控制

基于 Arduino 的 LED 調(diào)光器，使用 PWM

使用 MSP430G2 的脈寬調(diào)制 （PWM）

在此處查看所有與PWM相關(guān)的項(xiàng)目。

所需組件

STM32F103C8

直流風(fēng)扇

ULN2003 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 IC

指示燈（紅色）

液晶顯示器 （16x2）

電位計(jì)

面包板

電池 9V

跳線

直流風(fēng)扇：這里使用的直流風(fēng)扇是來自舊PC的BLDC風(fēng)扇。它需要外部電源，因此我們使用 9V 直流電池。

ULN2003 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 IC：它用于在一個(gè)方向上驅(qū)動(dòng)電機(jī)，因?yàn)殡姍C(jī)是單向的，風(fēng)扇也需要外部電源。在此處了解有關(guān)基于 ULN2003 的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路的更多信息。以下是ULN2003的圖片圖：

引腳（IN1 到 IN7）是輸入引腳，（OUT 1 到 OUT 7）是相應(yīng)的輸出引腳。COM 被賦予輸出設(shè)備所需的正源電壓。

發(fā)光二極管：使用紅色 LED 發(fā)出紅光。可以使用任何顏色。

電位器：使用兩個(gè)電位器，一個(gè)用于ADC模擬輸入的分壓器，另一個(gè)用于控制LED的亮度。

STM32的引腳詳細(xì)信息

正如我們所看到的，PWM引腳以波形格式（~）表示，有15個(gè)這樣的引腳，ADC引腳以綠色表示，10個(gè)ADC引腳用于模擬輸入。

電路圖和連接

STM32與各種組件的連接說明如下：

STM32，帶模擬輸入（ADC）

電路左側(cè)的電位計(jì)用作穩(wěn)壓器，用于調(diào)節(jié)來自3.3V引腳的電壓。電位計(jì)的輸出，即電位計(jì)的中心引腳連接到STM32的ADC引腳（PA4）。

STM32 帶指示燈

STM32 PWM輸出引腳（PA9）通過串聯(lián)電阻和電容連接到LED的正極引腳。

帶電阻器和電容器的LED

串聯(lián)電阻和并聯(lián)電容器與 LED 連接，以從 PWM 輸出產(chǎn)生正確的模擬波，因?yàn)槟M輸出與直接從 PWM 引腳生成時(shí)不是純凈的。

STM32 帶 ULN2003 和 ULN2003 帶風(fēng)扇

STM32 PWM輸出引腳（PA8）連接到ULN2003 IC的輸入引腳（IN1），ULN2003的相應(yīng)輸出引腳（OUT1）連接到直流風(fēng)扇的負(fù)極線。

直流風(fēng)扇的正極引腳連接到 ULN2003 IC 的 COM 引腳，外部電池 （9V DC） 也連接到 ULN2003 IC 的同一 COM 引腳。ULN2003的接地引腳連接到STM32的接地引腳，電池負(fù)極連接到同一接地引腳。

STM32 帶液晶顯示器 （16x2）

右側(cè)的電位計(jì)用于控制LCD顯示屏的對比度。上表顯示了LCD和STM32之間的連接。

在此編碼中，我們將從連接到左電位計(jì)中心引腳的ADC引腳（PA4）獲取輸入模擬值，然后將模擬值（0-3.3V）轉(zhuǎn)換為數(shù)字或整數(shù)格式（0-4095）。該數(shù)字值進(jìn)一步作為PWM輸出提供，以控制LED亮度和直流風(fēng)扇的速度。16x2 LCD用于顯示ADC和映射值（PWM輸出值）。

首先，我們需要包含LCD頭文件，聲明LCD引腳并使用以下代碼初始化它們。

#include // include the LCD library

const int rs = PB11, en = PB10, d4 = PB0, d5 = PB1, d6 = PC13, d7 = PC14; //mention the pin names to with LCD is connected to

LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7); //Initialize the LCD

接下來使用STM32的引腳聲明和定義引腳名稱

const int analoginput = PA4; // Input from potentiometer

const int led = PA9; // LED output

const int fan = PA8; // fan output

現(xiàn)在在setup（）中，我們需要顯示一些消息并在幾秒鐘后清除它們，并指定輸入引腳和PWM輸出引腳

lcd.begin(16,2); //Getting LCD ready

lcd.clear(); //Clears LCD

lcd.setCursor(0,0); //Sets cursor at row0 and column0

lcd.print("CIRCUIT DIGEST"); //Displays Circuit Digest

lcd.setCursor(0,1); //Sets Cursor at column0 and row1

lcd.print("PWM USING STM32"); //Displays PWM using STM32

delay(2000); // Delay Time

lcd.clear(); // Clears LCD

pinMode(analoginput, INPUT); // set pin mode analoginput as INPUT

pinMode(led, PWM); // set pin mode led as PWM output

pinMode(fan, PWM); // set pin mode fan as PWM output

模擬輸入引腳（PA4）通過引腳模式（模擬輸入，輸入）設(shè)置為輸入，LED引腳設(shè)置為PWM輸出由引腳模式（led，PWM），風(fēng)扇引腳設(shè)置為PWM輸出由引腳模式（風(fēng)扇，PWM）設(shè)置。此處，PWM 輸出引腳連接到 LED （PA9） 和風(fēng)扇 （PA8）。

接下來在void loop（）函數(shù)中，我們從ADC引腳（PA4）讀取模擬信號并將其存儲在一個(gè)整數(shù)變量中，該整數(shù)變量使用以下代碼將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字整數(shù)值（0-4095） int valueadc = analogRead（analoginput）;

這里需要注意的重要一點(diǎn)是PWM引腳，即STM32的通道具有16位分辨率（0-65535），因此我們需要使用如下所示的映射功能將其與模擬值進(jìn)行映射

int result = map(valueadc, 0, 4095, 0, 65535).

如果不使用映射，我們將無法通過改變電位計(jì)來獲得風(fēng)扇的全速或LED的全亮度。

然后，我們使用pwmWrite（led，結(jié)果）將PWM輸出寫入LED，并使用pwmWrite（風(fēng)扇，結(jié)果）函數(shù)將PWM輸出寫入風(fēng)扇。

最后，我們使用以下命令在LCD顯示屏上顯示模擬輸入值（ADC值）和輸出值（PWM值）

lcd.setCursor(0,0); //Sets cursor at row0 and column0

lcd.print("ADC value= "); // prints the words “”

lcd.print(valueadc); //displays valueadc

lcd.setCursor(0,1); //Sets Cursor at column0 and row1

lcd.print("Output = "); //prints the words in ""

lcd.print(result); //displays value result

#include // include the LCD library

const int rs = PB11, en = PB10, d4 = PB0, d5 = PB1, d6 = PC13, d7 = PC14; //mention the pin names to with LCD is connected to

LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7); //Initialize the LCD


const int analoginput = PA4; // Input from potentiometer

const int led = PA9; // LED output

const int fan = PA8; // fan output



void setup()

{

lcd.begin(16,2); //Getting LCD ready

lcd.clear(); //Clears LCD

lcd.setCursor(0,0); //Sets cursor at row0 and column0

lcd.print("CIRCUIT DIGEST"); //Displays Circuit Digest

lcd.setCursor(0,1); //Sets Cursor at column0 and row1

lcd.print("PWM USING STM32"); //Displays PWM using STM32

delay(2000); // Delay yime

lcd.clear(); // Clears LCD

pinMode(analoginput, INPUT); // set pin mode analoginput as INPUT

pinMode(led, PWM); // set pin mode led as PWM output

pinMode(fan, PWM); // set pin mode fan as PWM output

}




void loop()


{

int valueadc = analogRead(analoginput); //gets analog value from pot and store in variable,converts to digital

int result = map(valueadc, 0, 4095, 0, 65535); //maps the (0to4095 into 0to65535) and stores in result variable

pwmWrite(led, result); //puts resultin PWM form

pwmWrite(fan, result); //puts resultin PWM form

lcd.setCursor(0,0); //Sets cursor at row0 and column0

lcd.print("ADC value= "); // prints the words in ""

lcd.print(valueadc); //displays value

lcd.setCursor(0,1); //Sets Cursor at column0 and row1

lcd.print("Output = "); //prints the words in ""

lcd.print(result); //displays value result

}