初学51单片机之PWM实例呼吸灯以及遇到的问题（已解答）

PWM全名Pulse Width Modulation中文称呼脉冲宽度调制 如图

这是一个周期10ms、频率是100HZ的波形，但是每个周期内，高低电平宽度各不相同，这就是PWM的本质。

占空比是指高电平占整个周期的比列,上图第一个波形的占空比是40%，第二个是60%，第三个是80%。

本案将以PWM控制来制作一个呼吸灯，以及一个大致模拟人体呼吸的呼吸灯。

上代码

# include<reg52.h>sbit PWMOUT = P0^0;
sbit ADDR0 = P1^0;
sbit ADDR1 = P1^1;
sbit ADDR2 = P1^2;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ENLED = P1^4;unsigned long PeriodCnt = 0; //PWM周期计数值
unsigned char HighRH = 0;    //高电平重载值的高字节
unsigned char HighRL = 0;   //高电平重载值的低字节
unsigned char LowRH = 0;    //低电平重载值的高字节
unsigned char LowRL = 0;    //低电平重载值的低字节
unsigned char T1RH = 0;     //T1重载值的高字节
unsigned char T1RL = 0;     //T1重载值的低字节void ConfigTimer1(unsigned int ms);
void ConfigPWM(unsigned int fr,unsigned char dc);void main()
{EA = 1;           //开启中断ENLED = 0;        //使能U3ADDR3 = 1;ADDR2 = 1;       //使能LEDADDR1 = 1;ADDR0 = 0;ConfigPWM(100,10);  //配置并启动PWMConfigTimer1(50);  //用T1定时调整PWMwhile(1);
}/* 配置并启动T1，ms为定时时间  */
void ConfigTimer1(unsigned int ms)
{unsigned long tmp;               //定义临时变量tmp = 11059200/12;             //定时器计数频率tmp = (tmp * ms)/1000;         //计算所需的计数值tmp = 65536 - tmp ;           //计数定时器重载值tmp = tmp +12 ;                    //补偿中断响应延时造成的误差T1RH = (unsigned char)(tmp >> 8);  //定时器重载值拆分高低字节T1RL = (unsigned char)tmp;TMOD &= 0x0F;                   //0000 1111 清零T1的控制位TMOD |= 0x10;                 //0001 0000 配置T1的模式为1TH1 = T1RH;                   //加载T1的重载值TL1 = T1RL;                  ET1 = 1;                      //使能T1中断TR1 = 1;                      //启动T1}/*配置并启动PWM，fr为频率，dc为占空比 */
void ConfigPWM(unsigned int fr , unsigned char dc)
{unsigned int high, low;PeriodCnt = (11059200/12) /fr;    //计算一个周期所需的计数值high = (PeriodCnt * dc) /100;     //计算高电平所学的计数值low = PeriodCnt - high;           //计算低电平所需的计数值high = 65536 - high +12;          //计算高电平的定时器重载值并补偿中断延时low = 65536 -low +12;             //计算低电平的定时器重载值并补偿中断延时HighRH = (unsigned char)(high >> 8); //高电平重载值拆分高低电平HighRL = (unsigned char)high;LowRH = (unsigned char)(low >> 8);  //低电平重载值拆分高低电平LowRL = (unsigned char)low;TMOD &= 0xF0;                   //清零T0的控制位TMOD |= 0x01;                   //配置T0为模式1TH0 = HighRH;                   //加载T0的重载值TL0 = HighRL;ET0 = 1;                        //使能T0中断TR0 = 1;                        //启动T0PWMOUT = 0;                     //输出高电平}/* 占空比调整函数，频率不变只调整占空比 */void AdjustDutyCycle(unsigned char dc)
{unsigned int high,low;high = (PeriodCnt * dc) / 100;  //计算高电平所需的计数值low  = PeriodCnt - high;        //计算低电平所需的计数值high = 65536 - high +12;        //计算高电平的定时器重载值并补偿中断延时low = 65536 - low +12;          //计算低电平的定时器重载值并补偿中断延时HighRH = (unsigned char)(high >> 8); //高电平重载值拆分为高低字节HighRL = (unsigned char)high;LowRH = (unsigned char)(low >> 8); //低电平重载值拆分为高低字节LowRL = (unsigned char)low;}/* T0中断服务函数，产生PWM输出 */
void interruptTimer0() interrupt 1
{if(PWMOUT == 1)                  //当输出位高电平时，装载低电平值并输出低电平{TH0 = LowRH;TL0 = LowRL;PWMOUT = 0;}else                       //当输出为低电平时，装载高电平值并输出高电平{TH0 = HighRH;TL0 = HighRL;PWMOUT = 1;}}/* T1中断服务函数，定时动态调整占空比 */void interruptTimer1() interrupt 3
{static bit dir = 0;static unsigned char index = 0;unsigned char code table[13] = {5,18,30,41,51,60,68,75,81,86,90,93,95      //占空比调整};TH1 = T1RH;TL1 = T1RL;AdjustDutyCycle(table[index]);            //调整PWM的占空比if(dir == 0)                               //逐步增大占空比{index++;if(index >= 12)   {dir = 1;}}else                   //减少占空比{index--;if(index == 0){dir = 0;}}
}

看结果视频：这是一个频率比较快的呼吸灯，提供下逻辑导图。

呼吸灯_哔哩哔哩_bilibili

笔者用它的占空比数组做了一个曲线图，

竖轴是占空比，横轴是时间。

上篇博文数字秒表，笔者已经计算过类似的时间补偿。本案也演算一次

首先这个时间循环可以看着是这样如下图，无论占空比如何改变频率都是100HZ即10ms

上次博文笔者求解了数字秒表的误差，这次在求解呼吸灯的时候遇到了一些问题，而且这些问题目前不知如何解决；

第一个是函数赋值出错的问题：对于函数 ConfigPWM(unsigned int fr , unsigned char dc)

当运行到

HighRH = (unsigned char)(high >> 8);  变量high 与low的值应该都已经赋值完毕，而且赋值完的结果应该是是high =FC73 low=DFA5。但是笔者debug的结果是

可以看到high的值没有问题，高低电平拆分，从新赋值也没问题。

但是Low出问题了，Low的值竟然是0x20A5，拆分后的赋值又是正确的，那么这里到底是哪里出了问题？为什么High值没有问题，low值却有问题呢 ？它们两的计算过程都一样，这是一处问题。

第二个问题已经解决了：

刚才没考虑到PWMOUT是单片机P0^0端口，不是单纯的变量，因此在debug的时候是无法按照变量的方式是去考虑的，把PWMOUT改成变量就可以进入if函数了。刚吃完饭灵光一线。

第二：在debug时间误差的时候笔者发现，定时器0中断，程序指针一直无法进入if函数，直接进入了else函数，导致中断时间间隔一直都是1ms，看视频                      keil5Debug过程异常_哔哩哔哩_bilibili

可以看到debug过程中无法进入定时器0中断的if函数，但是如果你注释掉if函数了的关键语句PWMOUT = 0;它就不会工作，显然if函数是起作用的，事实上笔者后续按了好久的F5j都已经72了，时间都到85ms了，i还是0。85ms定时器1中断都进入一次了，很快就要进入第二次了，if函数还是没进入一次，这显然不符合程序逻辑 的。事实上主函数第一次执行 ConfigPWM（）的时候，把PWMOUT赋值为1，是可以进入一次if函数的，然后会经过9ms的等待再次进入中断进入else（）函数，从此后就再也无法进入if函数了，后续现象和视频一样。

这个问题产生的缘由笔者不清楚，如果有读者小伙伴知道原因，请留下言。笔者多多感谢。如果有keil软件的话，可以复制过去，debug一下，看是否和笔者的结论一样。事实上笔者用keil4也试了，结果也一样。

然后笔者想既然已经实现一个呼吸灯功能了，那么用呼吸灯模拟下人正常呼吸的频率。

根据笔者自己的体验吸气要2s，呼气要3s。一个周期是5s。然后是呼吸曲线图。

本案的LED的是低电平使能，因此曲线图最高点占空比95，应是它的反向占空比即5%。这个数组是

   unsigned char code tableup[10] = {            //吸气数组2s
     95,80,67,56,45,36,27,18,10,5
    };

    unsigned char code tabledown[17] = {         //呼气数组3s多一点
      5,10,20,31,44,56,68,78,85,89,92,93,94,95,95,95,95
    };

上代码

# include<reg52.h>sbit PWMOUT = P0^0;
sbit ADDR0 = P1^0;
sbit ADDR1 = P1^1;
sbit ADDR2 = P1^2;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ENLED = P1^4;unsigned long PeriodCnt = 0; //PWM周期计数值
unsigned char HighRH = 0;    //高电平重载值的高字节
unsigned char HighRL = 0;   //高电平重载值的低字节
unsigned char LowRH = 0;    //低电平重载值的高字节
unsigned char LowRL = 0;    //低电平重载值的低字节
unsigned char T1RH = 0;     //T1重载值的高字节
unsigned char T1RL = 0;     //T1重载值的低字节void ConfigTimer1(unsigned int ms);
void ConfigPWM(unsigned int fr,unsigned char dc);void main()
{EA = 1;           //开启中断ENLED = 0;        //使能U3ADDR3 = 1;ADDR2 = 1;       //使能LEDADDR1 = 1;ADDR0 = 0;ConfigPWM(100,95);  //配置并启动PWMConfigTimer1(50);  //用T1定时调整PWMwhile(1);
}/* 配置并启动T1，ms为定时时间  */
void ConfigTimer1(unsigned int ms)
{unsigned long tmp;               //定义临时变量tmp = 11059200/12;             //定时器计数频率tmp = (tmp * ms)/1000;         //计算所需的计数值tmp = 65536 - tmp ;           //计数定时器重载值tmp = tmp +12 ;                    //补偿中断响应延时造成的误差T1RH = (unsigned char)(tmp >> 8);  //定时器重载值拆分高低字节T1RL = (unsigned char)tmp;TMOD &= 0x0F;                   //0000 1111 清零T1的控制位TMOD |= 0x10;                 //0001 0000 配置T1的模式为1TH1 = T1RH;                   //加载T1的重载值TL1 = T1RL;                  ET1 = 1;                      //使能T1中断TR1 = 1;                      //启动T1}/*配置并启动PWM，fr为频率，dc为占空比 */
void ConfigPWM(unsigned int fr , unsigned char dc)
{unsigned int high, low;PeriodCnt = (11059200/12) /fr;    //计算一个周期所需的计数值high = (PeriodCnt * dc) /100;     //计算高电平所学的计数值low = PeriodCnt - high;           //计算低电平所需的计数值high = 65536 - high +12;          //计算高电平的定时器重载值并补偿中断延时low = 65536 -low +12;             //计算低电平的定时器重载值并补偿中断延时HighRH = (unsigned char)(high >> 8); //高电平重载值拆分高低电平HighRL = (unsigned char)high;LowRH = (unsigned char)(low >> 8);  //低电平重载值拆分高低电平LowRL = (unsigned char)low;TMOD &= 0xF0;                   //清零T0的控制位TMOD |= 0x01;                   //配置T0为模式1TH0 = HighRH;                   //加载T0的重载值TL0 = HighRL;ET0 = 1;                        //使能T0中断TR0 = 1;                        //启动T0PWMOUT = 1;                     //输出高电平}/* 占空比调整函数，频率不变只调整占空比 */void AdjustDutyCycle(unsigned char dc)
{unsigned int high,low;high = (PeriodCnt * dc) / 100;  //计算高电平所需的计数值low  = PeriodCnt - high;        //计算低电平所需的计数值high = 65536 - high +12;        //计算高电平的定时器重载值并补偿中断延时low = 65536 - low +12;          //计算低电平的定时器重载值并补偿中断延时HighRH = (unsigned char)(high >> 8); //高电平重载值拆分为高低字节HighRL = (unsigned char)high;LowRH = (unsigned char)(low >> 8); //低电平重载值拆分为高低字节LowRL = (unsigned char)low;}/* T0中断服务函数，产生PWM输出 */
void interruptTimer0() interrupt 1
{if(PWMOUT == 1)                  //当输出位高电平时，装载低电平值并输出低电平{TH0 = LowRH;TL0 = LowRL;PWMOUT = 0;}else                       //当输出为低电平时，装载高电平值并输出高电平{TH0 = HighRH;TL0 = HighRL;PWMOUT = 1;}}/* T1中断服务函数，定时动态调整占空比 */void interruptTimer1() interrupt 3
{static bit dir = 0;static unsigned char index = 0;static unsigned char index2 = 0;static char cnt = 0;//unsigned char code tableup[10] = {//  5,20,33,44,55,64,73,82,90,95      //占空比调整//};unsigned char code tableup[10] = {            //吸气数组95,80,67,56,45,36,27,18,10,5};//unsigned char code tabledown[15] = {// 95,90,80,69,56,44,32,22,15,11,8,7,6,5,5//};unsigned char code tabledown[17] = {         //呼气数组5,10,20,31,44,56,68,78,85,89,92,93,94,95,95,95,95};TH1 = T1RH;TL1 = T1RL;cnt++;if(cnt >= 4){cnt = 0;          if(dir == 0)                              {AdjustDutyCycle(tableup[index]);   //吸气2sindex++;if(index >= 10)   {dir = 1;index = 0;}}else                   {AdjustDutyCycle(tabledown[index2]);   //呼气3sindex2++;if(index2 >= 17){dir = 0;index2 = 0;}}}}

看下结果：模拟人体呼吸灯2_哔哩哔哩_bilibili  

总结：不知道是keil5软件本身有问题，还是笔者的keil5软件有问题，还是笔者哪里没有考虑到，路过的小伙伴如果知道缘由，请多多留言，指点下笔者，笔者在此多多感谢。

再和初学的小伙伴分享一个关于定时器运行的相关问题。定时器计时相关_哔哩哔哩_bilibili