教学课件单片机创新开发教程ch11 使用PWM.pptx

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1、单片机创新开发教程-基于STC8吴险峰第11章 使用PWMPWM在调速调光等领域有着广泛的应用。本章通过STC8的PWM驱动电动机和蜂鸣器项目，讲解PWM功能和典型编程方法。1.情境导入2.学习目标3.相关知识4.项目设计5.项目实现6.知识拓展7.强化练习11.1情境导入小白：“既然单片机能ADC，可以DAC吗？就是数字信号转换成模拟信号输出。”小牛：“单片机的输出也是数字电平，本身不能进行DAC，除非有专门的DAC器件。不过，STC8单片机有PWM功能，不使用DAC也可以对模拟电路进行控制，降低系统的成本。”小白：“这么神奇，我就来做几个PWM任务。”11.2 学习目标【知识目标】1.了解

2、PWM2.熟悉PWM寄存器和编程流程3.掌握PWM的图形化和C指令【能力目标】1.能设置PWM2.能进行电动机PWM编程3.能进行蜂鸣器PWM编程4.会利用蜂鸣器播放音乐11.3 相关知识l11.3.1 PWM原理 l11.3.2 STC三种硬件PWM比较 l11.3.3 STC8H的PWM模块l11.3.4 PWM相关寄存器l11.3.5 PWM编程l11.3.6 图形化指令l11.3.7 蜂鸣器 11.3 相关知识11.3.1PWM原理脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM），是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，等效出所需要的波形（包含形状以及幅值），对模拟信号电

3、平进行数字编码。也就是说通过调节占空比的变化来调节信号、能量等的变化。PWM的周期是脉冲信号从高电平到低电平再回到高电平的时间。如果脉冲频率为50Hz，也就是说一个周期是20ms，那么一秒钟就有 50次PWM周期。对于PWM而言，脉冲周期是恒定的。一个周期的长度，通常，将一个脉冲周期内维持高电平的时间称为占空，通过数字设备可以改变占空值。占空比表示为一个周期内，信号处于高电平的时间占据整个信号周期的百分比，也就是 PWM信号的直流平均值与占空是成正比的。一个占空比为50%的PWM信号，其直流值为PWM信号幅度最大值的1/2。因此，通过改变PWM的占空比，就可以改变PWM信号中所含直流信号分量的

4、大小。通过模拟有源/无源低通滤波器，就可以从PWM信号中提取出直流分量。如果将这个直流分量进行功率放大，并施加在直流电机的两端，就可以改变直流电机的转速。因此，PWM是连接数字世界与模拟世界的桥梁，其作用就类似于数模转换器DAC。11.3 相关知识11.3.2 STC三种硬件PWM比较1.兼容STC15的PWM 此PWM功能包含PCA（可编程计数器阵列）和CCP（捕获比较脉冲调制），可输出PWM波形、捕获外部输入信号以及输出高速脉冲。可对外输出6位/7位/8位/10位的PWM波形，（6位PWM波形的频率为PCA模块时钟源频率/64；7位PWM波形的频率为PCA模块时钟源频率/128；8位PWM

5、波形的频率为PCA模块时钟源频率/256；10位PWM波形的频率为PCA模块时钟源频率/1024）。捕获外部输入信号，可捕获上升沿、下降沿或者同时捕获上升沿和下降沿。2.STC8G系列的15位增强型PWM 只能对外输出PWM波形，无输入捕获功能。对外输出PWM的频率以及占空比均可任意设置。通过软件干预，可实现多路互补/对称/带死区的PWM波形。有外部异常检测功能以及实时触发ADC转换功能。3.STC8H系列的16位高级PWM 是目前STC功能最强的PWM，可对外输出任意频率以及任意占空比的PWM波形。无须软件干预即可输出互补/对称/带死区的PWM波形。能捕获外部输入信号，可捕获上升沿、下降沿或

6、者同时捕获上升沿和下降沿，测量外部波形时，可同时测量波形的周期值和占空比值。有正交编码功能、外部异常检测功能以及实时触发ADC转换功能。11.3 相关知识11.3.3 STC8H的PWM模块PWM是单片机最重要的功能之一。经典C51是没有PWM模块的。虽然也可以用I/O口通过定时器设置来模拟输出PWM信号，但功能低下，没有工业应用价值。STC8H 系列的单片机内部集成了两组硬件 PWM 定时器，第一组PWM定时器PWM1有4个通道（PWM1P/PWM1N、PWM2P/PWM2N、PWM3P/PWM3N、PWM4P/PWM4N），每个通道都可独立实现 PWM 输出（可设置带死区的互补对称 PWM

7、 输出）、捕获和比较功能；第二组 PWM 定时器PWM2有 4 个通道（PWM5、PWM6、PWM7、PWM8），每个通道也可独立实现 PWM 输出、捕获和比较功能。两组 PWM 定时器唯一的区别是第一组可输出带死区的互补对称 PWM，而第二组只能输出单端的 PWM，其他功能完全相同。两组 PWM 定时器内部的计数器时钟频率的分频系数为 165535 之间的任意数值。后面涉及了寄存器，有的用PWMA和PWMB来定义第一组和第二组PWM。原因是STC8H新的数据手册中，为了避免与其他章节中的芯片管脚名称混淆产生歧义，这两组PWM1和PWM2分别更名为了PWMA和PWMB。而在天问Block中还是

8、沿用PWM1和PWM2，在本书中，PWMA就是PWM1，PWMB就是PWM2，两个名称通用。11.3 相关知识11.3.4 PWM相关寄存器PWM是单片机最重要的功能之一。经典C51是没有PWM模块的。虽然也可以用I/O口通过定时器设置来模拟输出PWM信号，但功能低下，没有工业应用价值。STC8H 系列的单片机内部集成了两组硬件 PWM 定时器，第一组PWM定时器PWM1有4个通道（PWM1P/PWM1N、PWM2P/PWM2N、PWM3P/PWM3N、PWM4P/PWM4N），每个通道都可独立实现 PWM 输出（可设置带死区的互补对称 PWM 输出）、捕获和比较功能；第二组 PWM 定时器P

9、WM2有 4 个通道（PWM5、PWM6、PWM7、PWM8），每个通道也可独立实现 PWM 输出、捕获和比较功能。两组 PWM 定时器唯一的区别是第一组可输出带死区的互补对称 PWM，而第二组只能输出单端的 PWM，其他功能完全相同。两组 PWM 定时器内部的计数器时钟频率的分频系数为 165535 之间的任意数值。后面涉及了寄存器，有的用PWMA和PWMB来定义第一组和第二组PWM。原因是STC8H新的数据手册中，为了避免与其他章节中的芯片管脚名称混淆产生歧义，这两组PWM1和PWM2分别更名为了PWMA和PWMB。而在天问Block中还是沿用PWM1和PWM2，在本书中，PWMA就是PW

10、M1，PWMB就是PWM2，两个名称通用。11.3 相关知识11.3.4 PWM相关寄存器1.输出使能寄存器（输出使能寄存器（PWMx_ENO）用于控制PWM端口输出。符号地址B7B6B5B4B3B2B1B0PWMA_ENOFEB1HENO4NENO4PENO3NENO3PENO2NENO2PENO1NENO1PPWMB_ENOFEB5H-ENO8P-ENO7P-ENO6P-ENO5P（1）ENO8P：PWM8输出控制位 0：禁止PWM8输出 1：使能PWM8输出（2）ENO7P：PWM7输出控制位 0：禁止PWM7输出 1：使能PWM7输出（3）ENO6P：PWM6输出控制位 0：禁止PWM

11、6输出 1：使能PWM6输出（4）ENO5P：PWM5输出控制位 0：禁止PWM5输出 1：使能PWM5输出（5）ENO4N：PWM4N输出控制位 0：禁止PWM4N输出 1：使能PWM4N输出（6）ENO4P：PWM4P输出控制位 0：禁止PWM4P输出 1：使能PWM4P输出（7）ENO3N：PWM3N输出控制位 0：禁止PWM3N输出 1：使能PWM3N输出（8）ENO3P：PWM3P输出控制位 0：禁止PWM3P输出 1：使能PWM3P输出（9）ENO2N：PWM2N输出控制位 0：禁止PWM2N输出 1：使能PWM2N输出（10）ENO2P：PWM2P输出控制位 0：禁止PWM2P输

12、出 1：使能PWM2P输出（11）ENO1N：PWM1N输出控制位 0：禁止PWM1N输出 1：使能PWM1N输出（12）ENO1P：PWM1P输出控制位 0：禁止PWM1P输出 1：使能PWM1P输出11.3 相关知识11.3.4 PWM相关寄存器2.控制寄存器1（PWMx_CR1）用于启动PWM计数，符号地址B7B6B5B4B3B2B1B0PWMA_CR1FEC0HARPEACMSA1:0DIRAOPMAURSAUDISACENAPWMB_CR1FEE0HARPEBCMSB1:0DIRBOPMBURSBUDISBCENB（1）ARPEn：自动预装载允许位（n=A,B）0：PWMn_ARR寄

13、存器没有缓冲，它可以被直接写入1：PWMn_ARR寄存器由预装载缓冲器缓冲（2）CMSn1:0：选择对齐模式（n=A,B）。CMSn1:0对齐模式说明00边沿对齐模式计数器依据方向位（DIR）向上或向下计数01中央对齐模式1计数器交替地向上和向下计数。配置为输出的通道的输出比较中断标志位，在计数器向下计数时被置110中央对齐模式2计数器交替地向上和向下计数。配置为输出的通道的输出比较中断标志位，只在计数器向上计数时被置111中央对齐模式3计数器交替地向上和向下计数。配置为输出的通道的输出比较中断标志位，在计数器向上和向下计数时均被置1（3）DIRn：计数器的计数方向（n=A,B）0：计数器向上

14、计数；1：计数器向下计数。（4）OPMn：单脉冲模式（n=A,B）0：在发生更新事件时，计数器不停止；1：在发生下一次更新事件时，清除CEN位，计数器停止。（5）URSn：更新请求源（n=A,B）0：如果UDIS允许产生更新事件，则下述任一事件产生一个更新中断：寄存器被更新（计数器上溢/下溢）软件设置UG位 时钟/触发控制器产生的更新1：如果UDIS允许产生更新事件，则只有寄存器被更新才产生更新中断，并UIF置1.（6）UDISn：禁止更新（n=A,B）0：一旦下列事件发生，产生更新（UEV）事件：计数器溢出/下溢 产生软件更新事件 时钟/触发模式控制器产生的硬件复位 被缓存的寄存器被装入它们

15、的预装载值。1：不产生更新事件，影子寄存器（ARR、PSC、CCRx）保持它们的值。如果设置了UG位或时钟/触发控制器发出了一个硬件复位，则计数器和预分频器被重新初始化。（7）CENn：允许计数器（n=A,B）0：禁止计数器；1：使能计数器。注意：在软件设置了CEN位后，外部时钟、门控模式和编码器模式才能工作。然而触发模式可以自动地通过硬件设置CEN位。11.3 相关知识11.3.4 PWM相关寄存器3.捕获/比较模式寄存器1（PWMx_CCMR1）捕获/比较模式寄存器1（PWMx_CCMR1）用来设置PWM通道，可用于捕获输入模式或比较输出模式，通道的方向由捕获/比较模式寄存器1相应的CCn

16、S位定义。该寄存器其它位的作用在输入和输出模式下不同。OCxx描述了通道在输出模式下的功能，ICxx描述了通道在输入模式下的功能。因此必须注意，同一个位在输出模式和输入模式下的功能是不同的。（1）当通道配置为比较输出模式时当通道配置为比较输出模式时符号地址B7B6B5B4B3B2B1B0PWMA_CCMR1FEC8HOC1CEOC1M2:0OC1PEOC1FECC1S1:0PWMB_CCMR1FEE8HOC5CEOC5M2:0OC5PEOC5FECC5S1:0OCnCE：输出比较n清零使能。该位用于使能使用PWMETI引脚上的外部事件来清通道n的输出信号（OCnREF）（n=1,5）0：OCn

17、REF不受外部触发输入（ETRF）的影响，ETRF在从模式控制寄存器(PWMx_SMCR)中设置；1：一旦检测到ETRF输入高电平，OCnREF=0。OCnM2:0：输出比较n模式。该3位定义了输出参考信号OCnREF的动作。而OCnREF决定了OCn的值。OCnREF是高电平有效，而OCn的有效电平取决于CCnP位。OCnPE：输出比较n预装载使能（n=1,5）。0：禁止PWMn_CCR1寄存器的预装载功能，可随时写入PWMn_CCR1寄存器，并且新写入的数值立即起作用。1：开启PWMn_CCR1寄存器的预装载功能，读写操作仅对预装载寄存器操作，PWMn_CCR1的预装载值在更新事件到来时被

18、加载至当前寄存器中。注意：一旦LOCK级别设为3（PWMn_BKR寄存器中的LOCK位）并且CCnS=00（该通道配置成输出）则该位不能被修改。为了操作正确，在PWM模式下必须使能预装载功能。但在单脉冲模式下（PWMn_CR1寄存器的OPM=1），它不是必须的。OCnFE：输出比较n快速使能（n=1,5）。该位用于加快CC输出对触发输入事件的响应。0：根据计数器与CCRn的值，CCn正常操作，即使触发器是打开的。当触发器的输入有一个有效沿时，激活CCn输出的最小延时为5个时钟周期。1：输入到触发器的有效沿的作用就象发生了一次比较匹配。因此，OC被设置为比较电平而与比较结果无关。采样触发器的有效

19、沿和CC1输出间的延时被缩短为3个时钟周期。OCFE只在通道被配置成PWMA或PWMB模式时起作用。CC1S1:0：捕获/比较1选择。这两位定义通道的方向（输入/输出），及输入脚的选择。CC5S1:0：捕获/比较5选择。11.3 相关知识11.3.4 PWM相关寄存器3.捕获/比较模式寄存器1（PWMx_CCMR1）捕获/比较模式寄存器1（PWMx_CCMR1）用来设置PWM通道，可用于捕获输入模式或比较输出模式，通道的方向由捕获/比较模式寄存器1相应的CCnS位定义。该寄存器其它位的作用在输入和输出模式下不同。OCxx描述了通道在输出模式下的功能，ICxx描述了通道在输入模式下的功能。因此必

20、须注意，同一个位在输出模式和输入模式下的功能是不同的。（2）当）当通道配置为捕获输入模式通道配置为捕获输入模式时时符号地址B7B6B5B4B3B2B1B0PWMA_CCMR1FEC8HIC1F3:0IC1PSC1:0CC1S1:0PWMB_CCMR1FEE8HIC5F3:0IC5PSC1:0CC5S1:0捕获/比较模式寄存器2（PWMx_CCMR2），定义PWM2和PWM6。捕获/比较模式寄存器3（PWMx_CCMR3），定义PWM3和PWM7。捕获/比较模式寄存器4（PWMx_CCMR4），定义PWM4和PWM8。这6个寄存器和PWMx_CCMR1基本类似。ICnF3:0：输入捕获n滤波器选

21、择（n=1,5），该位域定义了TIn的采样频率及数字滤波器长度。注意：即使对于带互补输出的通道，该位域也是非预装载的，并且不会考虑CCPC（PWMn_CR2寄存器）的值。ICnPSC1:0：输入/捕获n预分频器（n=1,5）。这两位定义了CCn输入（IC1）的预分频系数。00：无预分频器，捕获输入口上检测到的每一个边沿都触发一次捕获。01：每2个事件触发一次捕获。10：每4个事件触发一次捕获。11：每8个事件触发一次捕获。CC1S1:0：捕获/比较1选择。这两位定义通道的方向（输入/输出）CC5S1:0：捕获/比较5选择。这两位定义通道的方向（输入/输出），及输入脚的选择。11.3 相关知识1

22、1.3.4 PWM相关寄存器4.捕获/比较使能寄存器1（PWMx_CCER1）捕获/比较使能寄存器1（PWMx_CCER1）用于配置通道输出使能和极性CC6P：OC6输入捕获/比较输出极性。参考CC1P。CC6E：OC6输入捕获/比较输出使能。参考CC1E。CC5P：OC5输入捕获/比较输出极性。参考CC1P。CC5E：OC5输入捕获/比较输出使能。参考CC1E。CC2NP：OC2N比较输出极性。参考CC1NP。CC2NE：OC2N比较输出使能。参考CC1NE。CC2P：OC2输入捕获/比较输出极性。参考CC1P。CC2E：OC2输入捕获/比较输出使能。参考CC1E。CC1NP：OC1N比较输

23、出极性。0：高电平有效；1：低电平有效。CC1NE：OC1N比较输出使能0：关闭比较输出。1：开启比较输出，其输出电平依赖于MOE、OSSI、OSSR、OIS1、OIS1N和CC1E位的值。CC1P：OC1输入捕获/比较输出极性。CC1通道配置为输出：0：高电平有效1：低电平有效。CC1通道配置为输入或者捕获：0：捕获发生在TI1F或TI2F的上升沿；1：捕获发生在TI1F或TI2F的下降沿.CC1E：OC1输入捕获/比较输出使能 0：关闭输入捕获/比较输出；1：开启输入捕获/比较输出。捕获/比较使能寄存器2（PWMx_CCER2）用于设置PWM的3、4和7、8通道，功能类似，此处不再赘述。符

24、号地址B7B6B5B4B3B2B1B0PWMA_CCER1FECCHCC2NPCC2NECC2PCC2ECC1NPCC1NECC1PCC1EPWMB_CCER1FEECH-CC6PCC6E-CC5PCC5E11.3 相关知识11.3.4 PWM相关寄存器5.自动重装载寄存器（PWMx_ARR）16位自动重装载寄存器（PWMx_ARR）用于设置PWM周期时间，分为自动重装载寄存器高8位（PWMx_ARRH）和自动重装载寄存器低8位（PWMx_ARRL）。其中高8位描述如表11-13所示。ARRn15:8：自动重装载高8位值（n=A,B）。ARR包含了将要装载入实际的自动重装载寄存器的值。当自动重

25、装载的值为0时，计数器不工作。自动重装载寄存器低8位（PWMx_ARRL）定义自动重装载低8位值，略去。符号地址B7B6B5B4B3B2B1B0PWMA_ARRHFED2HARR115:8PWMB_ARRHFEF2HARR215:811.3 相关知识11.3.4 PWM相关寄存器6.捕获/比较寄存器1（PWMx_CCR1）捕获/比较寄存器用于定义PWM的占空比，包括PWMx_CCR1（对应PWM1/5），PWMx_CCR2（对应PWM2/6），PWMx_CCR3（对应PWM3/7）和PWMx_CCR4（对应PWM4/8）。仅以PWMx_CCR1为例说明，其是16位寄存器，分为PWMx_CCR1

26、高8位（PWMx_CCR1H）和捕获/比较寄存器1/5低8位（PWMx_CCR1L）。高8位描述如表11-14所示。CCRn15:8：捕获/比较n的高8位值（n=1,5）。若CCn通道配置为输出：CCRn包含了装入当前比较值（预装载值）。如果在PWMn_CCMR1寄存器（OCnPE位）中未选择预装载功能，写入的数值会立即传输至当前寄存器中。否则只有当更新事件发生时，此预装载值才传输至当前捕获/比较n寄存器中。当前比较值同计数器PWMn_CNT的值相比较，并在OCn端口上产生输出信号。若CCn通道配置为输入：CCRn包含了上一次输入捕获事件发生时的计数器值（此时该寄存器为只读）。捕获/比较寄存器

27、1/5低8位（PWMx_CCRL）定义CCRn7:0低8位值，略去。符号地址B7B6B5B4B3B2B1B0PWMA_CCR1HFED5HCCR115:8PWMB_CCR5HFEF5HCCR515:811.3 相关知识11.3.4 PWM相关寄存器7.刹车寄存器（PWMx_BKR）刹车寄存器PWMx_BKR用处很多，尤其在电动机控制方面，这里只用了其主输出使能功能。其描述如表11-15所示。（1）MOEn：主输出使能（n=A,B）。一旦刹车输入有效，该位被硬件异步清0。根据AOE位的设置值，该位可以由软件置1或被自动置1。它仅对配置为输出的通道有效。0：禁止OC和OCN输出或强制为空闲状态；1

28、：如果设置了相应的使能位（PWMn_CCERX寄存器的CCIE位），则使能OC和OCN输出。（2）AOEn：自动输出使能（n=A,B）。0：MOE只能被软件置1；1：MOE能被软件置1或在下一个更新事件被自动置1（如果刹车输入无效）。注：一旦LOCK级别（PWMn_BKR寄存器中的LOCK位）设为1，则该位不能被修改（3）BKPn：刹车输入极性（n=A,B）。0：刹车输入低电平有效；1：刹车输入高电平有效。注：一旦LOCK级别（PWMn_BKR寄存器中的LOCK位）设为1，则该位不能被修改（4）BKEn：刹车功能使能（n=A,B）。0：禁止刹车输入（BRK）；1：开启刹车输入（BRK）注：一旦

29、LOCK级别（PWMn_BKR寄存器中的LOCK位）设为1，则该位不能被修改。（5）OSSRn：运行模式下“关闭状态”选择。该位在MOE=1且通道设为输出时有效（n=A,B）。0：当PWM不工作时，禁止OC/OCN输出（OC/OCN使能输出信号=0）；1：当PWM不工作时，一旦CCiE=1或CCiNE=1，首先开启OC/OCN并输出无效电平，然后OC/OCN使能输出信号=1。注意：一旦LOCK级别（PWMn_BKR寄存器中的LOCK位）设为2，则该位不能被修改。（6）OSSIn：空闲模式下“关闭状态”选择。该位在MOE=0且通道设为输出时有效。（n=A,B）0：当PWM不工作时，禁止OC/OC

30、N输出（OC/OCN使能输出信号=0）；1：当PWM不工作时，一旦CCiE=1或CCiNE=1，OC/OCN首先输出其空闲电平，然后 OC/OCN使能输出信号=1。注意：一旦LOCK级别（PWMn_BKR寄存器中的LOCK位）设为2，则该位不能被修改。（7）LOCKn1:0：锁定设置。该位为防止软件错误而提供的写保护措施（n=A,B），其描述如表11-16所示。00 无保护；01锁定级别1；10锁定级别2；11锁定级别3符号地址B7B6B5B4B3B2B1B0PWMA_BRKFEDDHMOEAAOEABKPABKEAOSSRAOSSIALOCKA1:0PWMB_BRKFEFDHMOEBAOEB

31、BKPBBKEBOSSRBOSSIBLOCKB1:011.3 相关知识11.3.5PWM编程常用的PWM编程包括输入捕获模式、输出比较模式和PWM输出模式。1.输入捕获模式在输入捕获模式下，当检测到ICi信号上相应的边沿后，计数器的当前值被锁存到捕获/比较寄存器（PWMA_CCRx）中。当发生捕获事件时，相应的CCiIF标志（PWMA_SR寄存器）被置1。如果PWMA_IER寄存器的CCiIE位被置位，也就是使能了中断，则将产生中断请求。如果发生捕获事件时CCiIF标志已经为高，那么重复捕获标志CCiOF（PWMA_SR2寄存器）被置1。写CCiIF=0或读取存储在PWMA_CCRiL寄存器中

32、的捕获数据都可清除CCiIF。写CCiOF=0可清除CCiOF。在输入信号TI1的上升沿时捕获计数器的值到PWMA_CCR1寄存器中的具体步骤如下。（1）选择有效输入端，设置PWMA_CCMR1寄存器中的CC1S=01，此时通道被配置为输入，并且PWMA_CCR1寄存器变为只读。（2）根据输入信号TI1的特点，可通过配置PWMA_CCMR1寄存器中的IC1F位来设置相应的输入滤波器的滤波时间。（3）选择TI1通道的有效转换边沿，在PWMA_CCER1寄存器中写入CC1P=0（上升沿）。（4）配置输入预分频器。在本例中，我们希望捕获发生在每一个有效的电平转换时刻，因此预分频器被禁止（写PWMA_

33、CCMR1寄存器的IC1PS=00）。（5）设置PWMA_CCER1寄存器的CC1E=1，允许捕获计数器的值到捕获寄存器中。（6）如果需要，通过设置PWMA_IER寄存器中的CC1IE位允许相关中断请求。11.3 相关知识11.3.5PWM编程2.输出比较模式此模式用来控制一个输出波形或者指示一段给定的时间已经达到。当计数器与捕获/比较寄存器的内容相匹配时，有如下操作。（1）根据不同的输出比较模式，相应的OCi输出信号。保持不变（OCiM=000）。设置为有效电平（OCiM=001）。设置为无效电平（OCiM=010）。翻转（OCiM=011）。（2）设置中断状态寄存器中的标志位（PWMA_S

34、R1寄存器中的CCiIF位）。（3）若设置了相应的中断使能位（PWMA_IER寄存器中的CCiIE位），则产生一个中断。PWMA_CCMRi寄存器的OCiM位用于选择输出比较模式，而PWMA_CCMRi寄存器的CCiP位用于选择有效和无效的电平极性。PWMA_CCMRi寄存器的OCiPE位用于选择PWMA_CCRi寄存器是否需要使用预装载寄存器。在输出比较模式下，更新事件UEV对OCiREF和OCi输出没有影响。时间精度为计数器的一个计数周期。输出比较模式也能用来输出一个单脉冲。11.3 相关知识11.3.5PWM编程3.PWM输出模式脉冲宽度调制（PWM）模式可以产生一个由PWMA_ARR寄

35、存器确定频率，由PWMA_CCRi寄存器确定占空比的信号。在PWMA_CCMRi寄存器中的OCiM位写入110（PWM模式1）或111（PWM模式2），能够独立地设置每个OCi输出通道产生一路PWM。必须设置PWMA_CCMRi寄存器的OCiPE位使能相应的预装载寄存器，也可以设置PWMA_CR1寄存器的ARPE位使能自动重装载的预装载寄存器（在向上计数模式或中央对称模式中）。由于仅当发生一个更新事件的时候，预装载寄存器才能被传送到影子寄存器，因此在计数器开始计数之前，必须通过设置PWMA_EGR寄存器的UG位来初始化所有的寄存器。OCi的极性可以通过软件在PWMA_CCERi寄存器中的CCi

36、P位设置，它可以设置为高电平有效或低电平有效。OCi的输出使能通过PWMA_CCERi和PWMA_BKR寄存器中的CCiE、MOE、OISi、OSSR和OSSI位的组合来控制。在PWM模式（模式1或模式2）下，PWMA_CNT和PWMA_CCRi始终在进行比较，（依据计数器的计数方向）以确定是否符合PWMA_CCRiPWMA_CNT或者PWMA_CNTPWMA_CCRi。根据PWMA_CR1寄存器中CMS位域的状态，定时器能够产生边沿对齐的PWM信号或中央对齐的PWM信号。PWMA输出配置具体步骤如下。（1）启用扩展SFR特殊功能寄存器（P_SW2=0 x80;）。（2）配置GPIO工作模式（

37、推挽输出）。（3）使能PWM输出（PWMA_ENO）。（4）输出脚选择（PWM2_PS）。（5）设置PWM通道（PWMx_CCMR1）。（6）设置信号频率（PWMA_ARRH和PWMx_ARRL）。（7）设置占空比（PWMA_CCRR1）。（8）使能PWM通道输出（PWMA_CCER1和PWMA_BKR）。（9）启动PWM（PWMA_CR1）。11.3 相关知识11.3.6图形化指令常用指令图形化指令实例初始化设置PWM最大占空比值，设置范围是64HZ3000000HZ，如果没有设置，系统默认是1000HZ 初始化设置引脚、PWM 频率和占空比。系统配置里有一个 PWM 最大占空比的模块PWM

38、_DUTY_MAX，我们设置的占空比为和这个最大占空比的比值：10/PWM_DUTY_MAX pwm_init(PWM1P_P10,1000,10);/pwm调整三个参数分别是引脚、频率、占空比PWM调整占空比值，一般用在程序运行过程中需要动态改变占空比输出时 pwm_duty(PWM1P_P10,200);PWM调整频率和占空比，一般用在程序运行过程中需要动态改变频率和占空比输出时 pwm_freq_duty(PWM1P_P10,1000,10);11.3 相关知识11.3.6图形化指令STC8H中PWM的引脚设置非常灵活，可以在表11-2中自由选择，指令默认选择第一项“PWM1P_P10”

39、。表11-2 STC8H中的PWM可选择引脚。STC8H系列单片机可以在多个I/O直接进行切换，以实现一个外设当作多个设备进行分时复用。实际是调用高级PWM选择寄存器（PWMx_PS）进行功能脚切换。PWMAPWMA可选引脚可选引脚PWM1P_P10PWM1N_P11PWM1P_P20PWM1N_P21PWM1P_P60PWM1N_P61PWM2P_P12PWM2N_P13PWM2P_P22PWM2N_P23PWM2P_P62PWM2N_P63PWM3P_P14PWM3N_P15PWM3P_P24PWM3N_P25PWM3P_P64PWM3N_P65PWM4P_P16PWM4N_P17PWM4

40、P_P26PWM4N_P27PWM4P_P66PWM4N_P67PWM4P_P34PWM4N_P33 PWMBPWMB可选引脚可选引脚PWM5_P20PWM5_P17PWM5_P00PWM5_P74PWM8_P77PWM8_P23PWM6_P21PWM6_P54PWM6_P01PWM6_P75PWM8_P34PWM8_P03PWM7_P02PWM7_P76PWM7_P22PWM7_P33 11.3 相关知识11.3.7蜂鸣器蜂鸣器是最常用的电子发声器件。一般分为无源蜂鸣器和有源蜂鸣器。无源蜂鸣器是一个脉冲驱动型蜂鸣器，所谓脉冲驱动型蜂鸣器是指：给这种蜂鸣器加载上具有一定频率的额定的工作电压，该

41、蜂鸣器就会发出对应频率的音频信号，这种蜂鸣器可以配合一定的频率发生电路产生不同音调的声响，比如具有高低变化音调的报警声甚至音乐。这种蜂鸣器有时也被称作“无源”型蜂鸣器。有源是一个电平驱动型蜂鸣器，所谓电平驱动型蜂鸣器是指：给这种蜂鸣器直接加载上额定的工作电压时，该蜂鸣器就会发出一定频率的音频信号。这种蜂鸣器有时也被称作“有源”型蜂鸣器。这种蜂鸣器使用简单，可以方便地应用于一些需要简单音频报警的场合。两种蜂鸣器外观比较容易区分，有绿色电路板的一种是无源蜂鸣器，没有电路板而用黑胶封闭的一种是有源蜂鸣器，如图11-2所示。开发板用的是无源蜂鸣器，所以我们用PWM方式来开启蜂鸣器。11.4 项目设计基

42、于STC8H8K64U芯片的天问51板载了2个PWM控制的传感器，分别是电动机、蜂鸣器，如图11-3所示。电动机由P27-PWM4驱动，蜂鸣器由P00-PWM5驱动。为了提高驱动能力，都增加了三极管放大。11.4 项目设计任务1 PWM调速电动机void setup()twen_board_init();/天问51初始化 pwm_init(PWM4N_P27,1000,10);/pwm初始化三个参数分别是引脚、频率、占空比10/PWM_DUTY_MAXvoid loop()for(i=0;i 0;i=i+(-1)pwm_duty(PWM4N_P27,i);/pwm调整三个参数分别是引脚、频率、

43、占空比10/PWM_DUTY_MAX delay(5);可以看出，PWM基本功能都封装到了pwm_init和pwm_duty两个函数里。我们查看一下定义。11.4 项目设计任务1 PWM调速电动机void pwm_init(PWM_CH pwmch,uint32 freq,uint16 duty)uint16 match_temp;uint16 period_temp;uint16 freq_div=0;P_SW2|=0 x80;pwm_set_gpio(pwmch);/GPIO端口配置freq_div=(uint32)(sys_clk/freq)16;/分频period_temp=(sys_

44、clk/freq)/(freq_div+1)-1;/周期时间match_temp=period_temp*(float)duty/PWM_DUTY_MAX);/占空比if(PWM5_P20=pwmch)/PWM5-8PWM2_ENO|=(1 4)-4);/使能输出PWM2_PS|=(pwmch&0 x03)4)-4);/输出脚选择/配置通道输出使能和极性(*(unsigned char volatile xdata*)(PWM2_CCER1_ADDR+(pwmch 4)-4)1)|=(1 4)&0 x01)*4);(*(unsigned char volatile xdata*)(PWM2_C

45、CMR1_ADDR+(pwmch 4)-4)|=0 x06 4)-4)|=1 8;PWM2_ARRL=period_temp;/设置周期时间（高字节先写入）PWM2_PSCRH=freq_div 8;PWM2_PSCRL=freq_div;/PWM预分频（高字节先写入）/设置占空比（高字节先写入）(*(unsigned char volatile xdata*)(PWM2_CCR1_ADDR+2*(pwmch 4)-4)=match_temp 8;(*(unsigned char volatile xdata*)(PWM2_CCR1_ADDR+2*(pwmch 4)-4)+1)=match_t

46、emp;PWM2_BKR=0 x80;/使能主输出PWM2_CR1=0 x01;/PWM开始计时else/PWM 1-4 代码略去以上代码和我们上面列出的PWM编程步骤基本一致。P_SW2除了扩展SFR特殊功能寄存器外，还有很多功能脚切换的应用。PWM最常见的应用就是调光和调速。它本质还是数字型号，达不到无级变速。但是就像数码管动态扫描效果一样，只要人眼观察不出来，就认为变化效果是连续的。11.4 项目设计任务2 PWM控制蜂鸣器void setup()twen_board_init();/天问51初始化 pwm_init(PWM5_P00,1000,300);/pwm初始化三个参数分别是引脚

47、、频率、占空比10/PWM_DUTY_MAXvoid loop()pwm_duty(PWM5_P00,200);delay(1000);pwm_duty(PWM5_P00,0);delay(1000);这里的delay时间比任务1长，主要根据实际情况来。一般来说调速调光的应用频率要快，延迟要短，不然会有明显的顿挫感。11.5 项目实现10.5.1 开发板功能演示本功能Proteus无法实现仿真。因为STC8H的PWM是一个新的架构，已经抛弃了原有的STC15定义的PWM模式。STC8H定义的这些PWM寄存器，在STC15中都没有。有兴趣的读者可以用天问Block自带的STC15案例试试仿真效果

48、。如果大家后面进一步学习到32位的ARM 单片机时候，就会对STC8H的PWM功能有一个更深刻的认识。因为STC8H的PWM寄存器名称和对应功能，基本上和ARM单片机的PWM类似。这也再次印证了我们前面说的观点，就是学完STC8H单片机后，再学习后续的32位单片机就容易许多。11.6知识拓展【实验】红歌音乐盒制作l实施目标：将课程思政和专业技能结合，开展爱国主义教育。用课程配套开发板制作红歌音乐盒，培养学生专业技能、技术素养的同时，促进学生全面发展。l开展内容：1.参考天问Block开发板播放音乐范例，学习用PWM驱动蜂鸣器播放音乐的编程知识及方法；2.选择红歌主题音乐，了解音乐的历史背景和时代内涵；3.将主要部分旋律制作成音乐盒播放；4.完成相关实验报告。l【思考与启示】1.了解红色经典音乐背后的创作故事。2.如何用蜂鸣器播放音乐？11.7强化练习1更改任务2的占空比，体会占空比和蜂鸣器声音的联系。2为红色音乐盒项目增加按键和数码管功能。按键控制暂停/播放，数码管显示学号。谢谢观看