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[51单片机]

用定时器来模拟实现PWM实现呼吸灯的效果

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dabing89|  楼主 | 2018-10-12 08:51 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
模拟, 定时器, 呼吸灯, PWM, ni
本帖最后由 dabing89 于 2018-10-12 09:12 编辑

                                                                            用定时器来模拟实现PWM实现呼吸灯的效果-----20181012
      众所周知，PWM的应用是及其广泛的，现在很多高速的单片机内部都集成了硬件PWM，使用起来也很简单，配置好频率和装入计数值就可以工作了，但是在一些低成本的场合，我们选择的单片机没有硬件PWM功能模块，但是我们还存在这个需求怎么办呢？这个时候，我们需要用PWM来模拟实现他，但实现PWM必须要了解PWM的原理，这里我们先了解下。
      PWM全称是脉冲宽度调制解调，比如1个小灯，按照500MS亮一次，500MS灭一次，周期是1S，频率是1HZ,在这里，1个周期说明白了就是2个方波，有高电平和低电平组成，在周期固定的情况下，我们通过不断的调整高电平所占的整个周期比例，即所谓的占空比，就可以实现小灯”不是那么亮“的效果，如果连续起来，就可以实现呼吸灯的效果了，先来用定时器0实现小灯500MS闪烁的效果，通过DEBUG来看下波形。我们把下面的代码拷贝进去，看下现象

复制
/********************************************************

*描述：工程模板,点亮led        500MS闪烁 12MHZ

********************************************************/

#include "stc15w.h"





/*******************************************************************************

* 文件名：位定义

* 描  述: 

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

bit flag500ms = 0;//500ms标志位

sbit LED0 = P1^0;//

sbit DATA0 = P2^0;//



/*******************************************************************************

* 文件名：数据类型定义

* 描  述: 

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

typedef unsigned char uint8;

typedef unsigned int  uint16;

typedef unsigned long uint32;



/*******************************************************************************

* 文件名：函数前置声明

* 描  述: 

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/



void Bsp_Power_Init(void);

void Timer0Init(void);



/*******************************************************************************

* 文件名：主循环入口

* 描  述: 

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

void main(void)

{

        Bsp_Power_Init();//LED端口初始化

        Timer0Init();

        LED0 = 1;



        while(1)

        {



                if(flag500ms)

                {

                        flag500ms = 0;



                        DATA0 = ~DATA0;//

                }

                        

        }

}



/*******************************************************************************

* 文件名：void Bsp_Power_Init()

* 描  述: 数码管上电显示

* 功  能：编程模块化

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

void Bsp_Power_Init(void)

{

        P0M1 = 0xFC;

        P0M0 = 0X03;

        P0 = 0X00;



        P1M1 = 0xE0;

        P1M0 = 0X1F;

        P1 = 0X00;





        //P2口开漏输出

        P2M1 = 0XFF;

        P2M0 = 0XFF;

        P2 = 0Xff;

//        //P54,P55口为推挽输出

        P5M1 = 0X00;

        P5M0 = 0X00;

        P5 = 0xFF;



        //P37,P36,3.2,P3.3 P3.4口为推挽输出

        P3M1 = 0X00;

        P3M0 = 0XFC;

        P3 = 0X23;



}



/*******************************************************************************

* 文件名：void Bsp_Power_Init()

* 描  述: 数码管上电显示

* 功  能：编程模块化

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

void Timer0Init(void)                //1毫秒@12MHZ

{

        AUXR &= 0x7f;                    //定时器时钟12T模式

        TMOD &= 0xF0;                    //设置定时器模式

        TMOD |= 0x01;                    //设置定时器模式

        TL0 = (65535 - 1000) % 256;                //设置定时初值

        TH0 = (65535 - 1000) / 256;                //设置定时初值

        ET0 = 1;

        TR0 = 1;                //定时器0开始计时

        EA = 1;

}



/*******************************************************************************

* 文件名：void TIME0_INTER(void) interrupt 1

* 描  述: 

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

void TIME0_INTER(void) interrupt 1

{

        static uint16 tmr500ms = 0;



        TL0 = (65535 - 1000) % 256;                //设置定时初值1ms

    TH0 = (65535 - 1000) / 256;                //设置定时初值



        tmr500ms++;



        if(tmr500ms >= 500)

        {

                tmr500ms = 0;



                flag500ms  = 1;

        }

                                        

}

从DEBUG可以看到，是500MS变化一次，说明我们的设置是对的，但是在这里还是说明一点，我们用的而是STC15W系列的芯片，但是定时器我配置成了12T模式，和STC89C52是一样使用的。既然我们实现了这个500MS高电平，500MS低电平的效果，我们再来实现下200MS亮，800MS灭的效果吧，程序代码如下：
复制
/********************************************************

*描述：工程模板,点亮led        500MS闪烁 12MHZ

********************************************************/

#include "stc15w.h"





/*******************************************************************************

* 文件名：位定义

* 描  述: 

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

sbit LED0 = P1^0;//

sbit DATA0 = P2^0;//



/*******************************************************************************

* 文件名：数据类型定义

* 描  述: 

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

typedef unsigned char uint8;

typedef unsigned int  uint16;

typedef unsigned long uint32;



/*******************************************************************************

* 文件名：函数前置声明

* 描  述: 

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/



void Bsp_Power_Init(void);

void Timer0Init(void);



/*******************************************************************************

* 文件名：主循环入口

* 描  述: 

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

void main(void)

{

        Bsp_Power_Init();//LED端口初始化

        Timer0Init();

        LED0 = 1;



        while(1);



}



/*******************************************************************************

* 文件名：void Bsp_Power_Init()

* 描  述: 数码管上电显示

* 功  能：编程模块化

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

void Bsp_Power_Init(void)

{

        P0M1 = 0xFC;

        P0M0 = 0X03;

        P0 = 0X00;



        P1M1 = 0xE0;

        P1M0 = 0X1F;

        P1 = 0X00;





        //P2口开漏输出

        P2M1 = 0XFF;

        P2M0 = 0XFF;

        P2 = 0Xff;

//        //P54,P55口为推挽输出

        P5M1 = 0X00;

        P5M0 = 0X00;

        P5 = 0xFF;



        //P37,P36,3.2,P3.3 P3.4口为推挽输出

        P3M1 = 0X00;

        P3M0 = 0XFC;

        P3 = 0X23;



}



/*******************************************************************************

* 文件名：void Bsp_Power_Init()

* 描  述: 数码管上电显示

* 功  能：编程模块化

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

void Timer0Init(void)                //1毫秒@12MHZ

{

        AUXR &= 0x7f;                    //定时器时钟12T模式

        TMOD &= 0xF0;                    //设置定时器模式

        TMOD |= 0x01;                    //设置定时器模式

        TL0 = (65535 - 1000) % 256;                //设置定时初值

        TH0 = (65535 - 1000) / 256;                //设置定时初值

        ET0 = 1;

        TR0 = 1;                //定时器0开始计时

        EA = 1;

}



/*******************************************************************************

* 文件名：void TIME0_INTER(void) interrupt 1

* 描  述: 

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

void TIME0_INTER(void) interrupt 1

{

        static uint16 tmr200ms = 0;

        static bit a = 0;//翻转状态变量





        if(a)

        {

                TL0 = (65535 - 1000) % 256;                //设置定时初值1ms

        TH0 = (65535 - 1000) / 256;                //设置定时初值



                DATA0 = 0;//小灯亮



                tmr200ms++;        

                if(tmr200ms >= 200)

                {

                        tmr200ms = 0;

                        a = 0;

                }

        }

        else

        {

                TL0 = (65535 - 1000) % 256;                //设置定时初值1ms

        TH0 = (65535 - 1000) / 256;                //设置定时初值

                DATA0 = 1;//小灯灭



                tmr200ms++;        

                if(tmr200ms >= 800)

                {

                        tmr200ms = 0;

                        a = 1;

                }        

        }

                                        

}
仿真效果如下图所示：

我们可以看到高电平占到了80，低电平占到了20，但是把代码下载进单片机，怎么不是我们想要的那种状态呢？这里普及一个知识点，前面帖子说过的，人类的眼睛不能分辨这种刷新速度低于10MS的物体，如果物体的刷新速度高于10MS，我们的眼睛就会感觉到明显的闪烁了，所以我们看到了下载进开发板的现象就是亮200MS，灭800MS的效果，但是我们想实现我们想要的那种不是太亮的效果怎么办呢？其实只要把刷新频率高于100HZ就OK了，也就是周期要控制在10MS之内，改变高低电平所占的比例即可实现这样的效果，我们写一个让小灯2MS亮8MS灭的程序，看看啥效果，程序如下：
复制
/********************************************************

*描述：工程模板,点亮led        500MS闪烁 12MHZ

********************************************************/

#include "stc15w.h"





/*******************************************************************************

* 文件名：位定义

* 描  述: 

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

sbit LED0 = P1^0;//

sbit DATA0 = P2^0;//



/*******************************************************************************

* 文件名：数据类型定义

* 描  述: 

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

typedef unsigned char uint8;

typedef unsigned int  uint16;

typedef unsigned long uint32;



/*******************************************************************************

* 文件名：函数前置声明

* 描  述: 

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/



void Bsp_Power_Init(void);

void Timer0Init(void);



/*******************************************************************************

* 文件名：主循环入口

* 描  述: 

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

void main(void)

{

        Bsp_Power_Init();//LED端口初始化

        Timer0Init();

        LED0 = 1;



        while(1);



}



/*******************************************************************************

* 文件名：void Bsp_Power_Init()

* 描  述: 数码管上电显示

* 功  能：编程模块化

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

void Bsp_Power_Init(void)

{

        P0M1 = 0xFC;

        P0M0 = 0X03;

        P0 = 0X00;



        P1M1 = 0xE0;

        P1M0 = 0X1F;

        P1 = 0X00;





        //P2口开漏输出

        P2M1 = 0XFF;

        P2M0 = 0XFF;

        P2 = 0Xff;

//        //P54,P55口为推挽输出

        P5M1 = 0X00;

        P5M0 = 0X00;

        P5 = 0xFF;



        //P37,P36,3.2,P3.3 P3.4口为推挽输出

        P3M1 = 0X00;

        P3M0 = 0XFC;

        P3 = 0X23;



}



/*******************************************************************************

* 文件名：void Bsp_Power_Init()

* 描  述: 数码管上电显示

* 功  能：编程模块化

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

void Timer0Init(void)                //1毫秒@12MHZ

{

        AUXR &= 0x7f;                    //定时器时钟12T模式

        TMOD &= 0xF0;                    //设置定时器模式

        TMOD |= 0x01;                    //设置定时器模式

        TL0 = (65535 - 1000) % 256;                //设置定时初值

        TH0 = (65535 - 1000) / 256;                //设置定时初值

        ET0 = 1;

        TR0 = 1;                //定时器0开始计时

        EA = 1;

}



/*******************************************************************************

* 文件名：void TIME0_INTER(void) interrupt 1

* 描  述: 

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

void TIME0_INTER(void) interrupt 1

{

        static uint16 tmr200ms = 0;

        static bit a = 0;//翻转状态变量





        if(a)

        {

                TL0 = (65535 - 1000) % 256;                //设置定时初值1ms

        TH0 = (65535 - 1000) / 256;                //设置定时初值



                DATA0 = 0;//小灯亮



                tmr200ms++;        

                if(tmr200ms >= 2)

                {

                        tmr200ms = 0;

                        a = 0;

                }

        }

        else

        {

                TL0 = (65535 - 1000) % 256;                //设置定时初值1ms

        TH0 = (65535 - 1000) / 256;                //设置定时初值

                DATA0 = 1;//小灯灭



                tmr200ms++;        

                if(tmr200ms >= 8)

                {

                        tmr200ms = 0;

                        a = 1;

                }        

        }

                                        

}
将程序下载进板子上，可以很明显的看到小灯变的不是那么亮了，用逻辑分析仪看下，我们的周期是10MS，实现了我们想要的变的不是那么亮的效果，可是距离我们想要的呼吸灯还是没有实现啊？怎么办呢？答案很简单，只要在在定时器中装入不同的初值即可实现这样的效果，不过要实现呼吸灯的效果，一个定时器是不够的，还要再用一个定时器1才可以，写好的程序如下：
复制
/********************************************************

*描述：工程模板 PWM呼吸灯代码

********************************************************/

#include "stc15w.h"





/*******************************************************************************

* 文件名：位定义

* 描  述: 

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

bit flag200ms = 0;

bit flag800ms = 0;

sbit LED0 = P1^0;//

sbit DATA0 = P2^0;//

void Bsp_Power_Init(void);

void TIM0_Init(void);

void TIM1_Init(void);



/*******************************************************************************

* 文件名：数据类型定义

* 描  述: 

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

typedef unsigned char uint8;

typedef unsigned int  uint16;

typedef unsigned long uint32;



uint8 i = 0;

code uint16 PWM_H[] = {

        100,300,500,700,1000,1300,1500,1700,2000,2300,2500,2700,

        3000,3300,3500,3700,4000,4300,4500,4700,5000,5300,5500,

        5700,6000,6300,6500,6700,7000,7300,7500,7700,8000,8300,

        8500,8700,9000,9300,9500,9700,9900 //高电平重装值

};



code uint16 PWM_L[] = {



        9900,9700,9500,9300,9000,8700,8500,8300,8000,7700,7500,

        7300,7000,6700,6500,6300,6000,5700,5500,5300,5000,4700,

        4500,4300,4000,3700,3500,3300,3000,2700,2500,2300,2000,

        1700,1500,1300,1000,700,500,300,100//低电平重装值

};





/*******************************************************************************

* 文件名：主循环入口

* 描  述: 

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

void main(void)

{

        Bsp_Power_Init();//LED端口初始化

        TIM0_Init();

        TIM1_Init();

        LED0 = 1;



        while(1)

        {

                if(flag200ms)

                {

                        flag200ms = 0;



                        DATA0 = 0;

                }



                if(flag800ms)

                {

                        flag800ms = 0;



                        DATA0 = 1;

                }



        }

}



/*******************************************************************************

* 文件名：void Bsp_Power_Init()

* 描  述: 数码管上电显示

* 功  能：编程模块化

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

void Bsp_Power_Init(void)

{

        P0M1 = 0xFC;

        P0M0 = 0X03;

        P0 = 0X00;



        P1M1 = 0xE0;

        P1M0 = 0X1F;

        P1 = 0X00;





        //P2口开漏输出

        P2M1 = 0XFF;

        P2M0 = 0XFF;

        P2 = 0Xff;

//        //P54,P55口为推挽输出

        P5M1 = 0X00;

        P5M0 = 0X00;

        P5 = 0xFF;



        //P37,P36,3.2,P3.3 P3.4口为推挽输出

        P3M1 = 0X00;

        P3M0 = 0XFC;

        P3 = 0X23;



}



/*******************************************************************************

* 文件名：void Timer0Init(void)

* 描  述: 数定时器0初始化

* 功  能：编程模块化

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

void TIM0_Init(void)

{

        AUXR &= 0x7F;//定时器时钟12T模式

        TMOD &= 0XF0;//配置定时器0为工作模式1

        TMOD |= 0X01;

        TH0 = (65535 - 1000) / 256;//高八位重载值溢出1000次定时1ms

        TL0 = (65535 - 1000) % 256;//低八位重载值

        ET0 = 1;//打开定时器0中断使能位

        TR0 = 1;//打开定时器，使之工作

        EA = 1;//打开总中断        

}



/*******************************************************************************

* 文件名：void TIM1_Init(void)

* 描  述：定时器1初始化配置

* 功  能：初始化

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2016.07.23)

*******************************************************************************/

void TIM1_Init(void)

{

        AUXR &= 0xBF;//定时器时钟12T模式

        TMOD &= 0X0F;//配置定时器1为工作模式1

        TMOD |= 0X10;

        TH1 = (65535 - 10000) / 256;//高八位重载值溢出1000次定时1ms

        TL1 = (65535 - 10000) % 256;//低八位重载值

        ET1 = 1;//打开定时器1中断使能位

        TR1 = 1;//打开定时器，使之工作

        EA = 1;//打开总中断        

}



/*******************************************************************************

* 文件名：中断服务函数

* 描  述：定时器1中断服务函数

* 功  能：        中断标号对应   参考数据手册560页        

*                        中断名称          

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2016.11.15)

*******************************************************************************/

void TIM1_IRQ_Handler(void)        interrupt 3

{

        static uint16 tmr50ms = 0;

        static bit a = 0;



        TH1 = (65535 - 10000) / 256;

        TL1 = (65535 - 10000) % 256;//10ms溢出一次



        tmr50ms++;

        if(tmr50ms >= 5)//50ms改变一次PWM重装值

        {

                tmr50ms = 0;



                if(a)

                {

                   i--;

                   if(i == 0)

                   {

                            a = 0;

                   }

        

                }

                else

                {

                        i++;

                        if(i >= 40)

                        {

                                a = 1;

                        }

        

                }

        }

                

}



/*******************************************************************************

* 文件名：void TIMER0_INTER(void) interrupt 1

* 描  述: 中断处理程序

* 功  能：

* 作  者：大核桃

* 版本号：1.0.1(2017.05.23)

*******************************************************************************/

void TIM0_IRQ_Handler(void)        interrupt 1

{

        static bit index = 0;



        if(index)

        {

                TH0 = (65536 - PWM_H[i]) / 256;

                TL0 = (65536 - PWM_H[i]) % 256;//12MHZ下溢出1000次定时1ms



                flag200ms = 1;

                index = 0;

        }

        else

        {

                TH0 = (65536 - PWM_L[i]) / 256;

                TL0 = (65536 - PWM_L[i]) % 256;//12MHZ下溢出1000次定时1ms

                flag800ms = 1;



                index = 1;        

        }        

                        

}
我们用了定时器1每隔50MS改变1次定时器的初值，做了2个数组，分别存放PWM的高电平计数初值和低电平计数初值，在12MHZ下计数10000个，恰好是10MS，这样我们就实现了呼吸灯的效果，如果你想让呼吸灯变的更平滑更均匀，可以将定时器的初值更加细化就可以了，如果你对这个程序有啥疑问，可以留言，好了，就介绍到这里吧，代码奉献上。
009 实用PWM的使用.rar (35.08 KB)




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布丁奶茶| | 2018-12-18 21:08 | 只看该作者
楼主你好，最近在做模拟呼吸灯，请问如果我只有一个定时器，该如何实现呼吸灯的效果呢？

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dabing89|  楼主 | 2018-12-19 07:33 | 只看该作者
布丁奶茶 发表于 2018-12-18 21:08
楼主你好，最近在做模拟呼吸灯，请问如果我只有一个定时器，该如何实现呼吸灯的效果呢？ ...

这个可以参考STC的那个程序，他就是只用一个定时器做的

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5楼
xiaobush| | 2018-12-23 21:20 | 只看该作者
参考学习一下

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6楼
一路向北lm| | 2018-12-23 21:38 | 只看该作者
感谢分享

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7楼
yzq13246068880| | 2020-6-23 17:34 | 只看该作者
值得学习

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