“每一次的感应，都是对环境的温柔拥抱。”#STM32项目二 《感应开关盖垃圾桶》【上】

“每一次的感应，都是对环境的温柔拥抱。”#STM32项目二 《感应开关盖垃圾桶》【上】

    • 前言
    • 预备知识
    • 1.定时器介绍1
      • 1.1软件延时的优缺点
      • 1.2定时器工作原理
      • 1.3定时器的分类
      • 1.4 STM32F103C8T6定时器资源
      • 1.5通用定时器介绍
    • 2.定时器介绍2
      • 2.1定时器计数模式
      • 2.2定时器时钟源
      • 2.3定时器溢出计算公式：
    • 3.使用定时器中断点亮LED灯
      • 3.1实验需求
      • 3.2配置工程
      • 3.3编程实现实验需求
    • 4.PWM概述
      • 4.1 STM32F103C8T6 PWM资源
      • 4.2 PWM输出模式
      • 4.3 PWM周期与频率
      • 4.4 PWM占空比
    • 5. PWM实现呼吸灯效果
      • 5.1实验需求
      • 5.2实验原理
      • 5.3配置工程
      • 5.4编程实现实验需求
    • 结束语

前言

  本篇博文介绍的是基于STM32F103C8T6单片机第二个项目《感应开关盖垃圾桶》，包含定时器介绍1，定时器介绍2，使用定时器中断点亮LED灯，PWM概述，PWM实现呼吸灯效果。看到这篇博文的朋友，可以先赞再看吗？

预备知识

  一、基本电路标识识别和接线，例如VCC,GND。
  二、电脑基本操作复制粘贴
  三、分文件编程
  四、C变量
  五、基本输入输出
  六、流程控制
  七、函数
  八、指针

  如果以上知识不清楚，请自行学习后再来浏览。如果我有没例出的，请在评论区写一下。谢谢啦！

1.定时器介绍1

1.1软件延时的优缺点

  1. 优点：

  简单易实现：软件延时通常只需要编写一小段代码，通过循环或者延时函数即可实现，不需要额外的硬件资源。

  对硬件要求低：软件延时不需要专门的硬件支持，只需要有基本的CPU运算能力即可。

  灵活性高：软件延时可以根据需要进行调整，可以很容易地改变延时的时间长度。

  节省成本：由于不需要额外的硬件资源，软件延时可以在很大程度上节省硬件成本。

  1. 优点：

  占用CPU资源：在软件延时期间，CPU需要一直执行延时代码，无法执行其他任务，这会导致CPU资源的浪费。

  影响系统性能：如果大量使用软件延时，会导致系统实时性变差，因为CPU在等待延时期间无法处理其他任务。

  精度受限：软件延时的精度可能受到操作系统调度、中断等因素的影响，不如硬件延时精确。

void Delay500ms() //@11.0592MHz
{unsigned char i, j, k;_nop_();i = 4;j = 129;k = 119;do{do{while (--k);} while (--j);} while (--i);
}

1.2定时器工作原理

  1. 时基的定义：

  **时基是一个时间显示的基本单位，也可以理解为时间基准。**它在不同的领域有不同的应用。

  在电子线路中，时基主要用来表示数字电路中的基准时钟，例如在示波器中，时基表示示波器上横轴一大格波形所占据的时间。时基决定了示波器相对采样率的大小，也在一定程度上决定了示波器显示波形与原波形的相符合程度。

  在计算机系统中，时基是用来衡量时间的基准，用于同步和计时以实现各种功能。时基的类型有多种，如硬件时钟、系统时钟等，它们各自在计算机系统中扮演不同的角色。时基的准确性对计算机系统的稳定性和准确性至关重要，它可以用来实现操作系统对不同进程的调度、对外部事件的响应等，同时在信息传输、网络通信等方面也发挥重要作用。

  此外，时基也可以指时间词中的“年、月、日、天”等语素，这些语素标明了计时的基准。

  1. 定时器工作原理：

  使用精准的时基，通过硬件的方式，实现定时器功能。定时器核心就是计数器。

在这里插入图片描述

1.3定时器的分类

  • 基本定时器（TIM6~TIM7），STM32单片机内部数量少，也用得少。
  • 通用定时器（TIM2~TIM5），STM32单片机内部数量多，用得也多。
  • 高级定时器（TIM1和TIM8），STM32单片机内部数量少，也用得少。

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1.4 STM32F103C8T6定时器资源

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1.5通用定时器介绍

  1. 16 位向上、向下、向上/向下自动装载计数器（TIMx_CNT）。
  2. 16 位可编程(可以实时修改)预分频器(TIMx_PSC)，计数器时钟频率的分频系数为 1～65535 之间的
    任意数值。
  3. 4 个独立通道（TIMx_CH1~4），这些通道可以用来作为：
    A．输入捕获
    B．输出比较
    C．PWM 生成(边缘或中间对齐模式)
    D．单脉冲模式输出
  4. 可使用外部信号（TIMx_ETR）控制定时器和定时器互连（可以用 1 个定时器控制另外一个定时器）
    的同步电路。
  5. 如下事件发生时产生中断/DMA：
    A．更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)
    B．触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)
    C．输入捕获
    D．输出比较
    E．支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路
    F．触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理

2.定时器介绍2

2.1定时器计数模式

计数模式计数溢出值计数重装值
向上计数CNT = ARRCNT = 0
向下计数CNT = 0CNT = ARR
中心对齐计数CNT = ARR - 1CNT = ARR
CNT = 1CNT = 0

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2.2定时器时钟源

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2.3定时器溢出计算公式：

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

  例如，要定时500ms，则：PSC=7199，ARR=4999，Tclk=72M

3.使用定时器中断点亮LED灯

3.1实验需求

  使用定时器中断方法，每500ms翻转一次LED1和LED2的状态

3.2配置工程

  1. 配置RCC，如下步骤

在这里插入图片描述

  1. 配置时序框图，如下图步骤。

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  1. 配置GPIO口，如下图步骤。

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  1. 将配置PB8默认输出高电平，PB9默认输出低电平。实现LED1默认关闭，LED2默认打开。

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  1. 定时器介绍，如下图。

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  1. 配置定时器2，如下图步骤。

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  1. 定时器溢出参数介绍。

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  1. 配置定时器溢出参数，如下图步骤。

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  1. 打开定时器中断，如下图步骤。

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  1. 配置工程基本信息，如下图步骤。

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  1. 配置生成工程必要文件，如下图步骤。

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  1. 生成工程，如下图步骤。

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3.3编程实现实验需求

  1. 找到MX_TIM2_Init();函数体，确认htim2中什么元素接收定时器模式。

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  1. 找到定时器中断服务函数，实现每隔0.5秒亮灭LED灯

在这里插入图片描述

  1. 修改定时器中断服务函数，实现每隔0.5秒亮灭LED灯。
    • 修改思路看代码注释
    • 定时器中断服务函数代码
//发生定时器中断，立马进入定时器中断服务函数
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
//一根定时器中断线上有很多中断源//检测定时器2中断源if(htim->Instance == TIM2){//检测到定时器2中断源后进行LED1和LED2状态的翻转HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_8);HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_9);}
}
  1. 在主函数中调用启动定时器函数
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);

4.PWM概述

4.1 STM32F103C8T6 PWM资源

  • 高级定时器（TIM1）：7路
  • 通用定时器（TIM2~TIM4）；各4路

4.2 PWM输出模式

  1. PWM模式1：在向上计数时，一旦 CNT < CCRx 时输出为有效电平，否则为无效电平； 在向下计数时，一旦 CNT > CCRx 时输出为无效电平，否则为有效电平。
  2. PWM模式2：在向上计数时，一旦 CNT < CCRx 时输出为无效电平，否则为有效电平； 在向下计数时，一旦 CNT > CCRx 时输出为有效电平，否则为无效电平。

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4.3 PWM周期与频率

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4.4 PWM占空比

  由TIMx_CCRx寄存器决定。

5. PWM实现呼吸灯效果

5.1实验需求

  使用PWM点亮LED1和LED2实现交叉呼吸灯效果

5.2实验原理

  1. LED灯越来越亮和越来越暗的原理是：由不同的占空比决定。
  2. 使用公式计算周期和频率：例如2KHz，则：PSC=71，ARR=499
  3. LED1连接到定时器4的3通道，LED2连接到定时器4的4通道。参考手册内容

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5.3配置工程

  1. 配置SYS，如下图步骤。

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  1. 配置RCC，如下图步骤。

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  1. 配置时序框图，如下图步骤。

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  1. 配置LED1相应引脚输出PWM波，如下图步骤。

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  1. 配置LED2相应引脚输出PWM波，如下图步骤。

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  1. 根据公式，配置定时器溢出值，使产生2000Hz的PWM波。如下图步骤。

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  1. PWM输出参数理解

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  1. 设置LED1和LED2相应引脚PWM输出参数有效电平为低电平，如下图步骤。

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  1. 配置工程基础信息，如下图步骤。

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  1. 配置生成工程必要文件，如下图步骤。

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  1. 生成工程，如下图步骤。

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5.4编程实现实验需求

  1. 定义LED1和LED2的占空比变量，定义PWM方向变量。
uint16_t pwmVal1 = 0;   //调整 LED1 PWM 占空比
uint16_t pwmVal2 = 500;   //调整 LED2 PWM 占空比
uint8_t dir = 1;        //设置改变方向。1：占空比变大；0：占空比变小
  1. 在定时器初始化函数后面打开定时器4通道3(LED1)和通道4(LED2)的PWM
//打开定时器4通道3和通道4的PWM
HAL_TIM_PWM_Start(&htim4,TIM_CHANNEL_3);
HAL_TIM_PWM_Start(&htim4,TIM_CHANNEL_4);
  1. 循环实现呼吸灯效果思路请看代码注释。
while (1){/* USER CODE END WHILE *///延时1毫秒，防止灯一直灭HAL_Delay(1);//检测占空比变大方向if(dir) {pwmVal1++;  //LED1逐渐变亮pwmVal2--;  //LED2逐渐变暗}else //占空比变小方向{pwmVal1--;  //LED1逐渐变暗pwmVal2++;  //LED2逐渐变亮}if(pwmVal1 > 500)     //当LED1达到最亮，就让LED1逐渐变暗；当LED2达到最暗，就让LED1逐渐变亮{dir = 0;}else if(pwmVal1 == 0) //当LED1达到最暗，就让LED1逐渐变亮；当LED2达到最亮，就让LED1逐渐变暗{dir = 1;}//修改占空比的值，修改比较值，实现LED灯的呼吸效果__HAL_TIM_SetCompare(&htim4,TIM_CHANNEL_3,pwmVal1);__HAL_TIM_SetCompare(&htim4,TIM_CHANNEL_4,pwmVal2);/* USER CODE BEGIN 3 */}

结束语

  很高兴您能看到这里，点个赞再走呗。谢谢您啦！！！

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