如何通过PWM产生频率为20HZ的占空比为50%方波并且通过单片机测量该方波的频率？

已经有快半年没有整过32单片机，为了准备电赛最近又复习了一下单片机相关的知识。发现只是看教程、手册没有啥的也不知道自己有没有学会，于是决定做一个小小的测试。测试内容是通过PWM产生频率为20HZ的占空比为50%方波，并且通过单片机测量该方波的频率。啥话不说上图看成果：
  

  
  

  


  

  

  单片机产生频率为20HZ的占空比为50%方波

         通过单片机产生方波很容易，设置寄存器ARR的值就能确定周期。设置CCRx的值就能设置设置占空比。 当CNT寄存值小于CCRx的值时输出低电平，大于CCRx的值时输出高电平，到达ARR的值时溢出。知道基本的原理后通过寄存器初始化和使能相关的寄存器就可以了。
         这次实验采用TIM3 CH2不重映像，同时设置PWM模式为向上计数模式。配置步骤如下:

  

  

  

• 开启TIM3时钟，并设置PA7为复用输出
  
• 初始化TIM3，设置TIM3的ARR和PSC值
  
• 设置TIM3_CH2的PWM模式，使能TIM3的CH2输出
  
• 使能TIM3
  
• 修改TIM3_CCR2来控制占空比
  

//TIM3 PWM部分初始化
//PWM输出初始化
//arr：自动重装值
//psc：时钟预分频数
void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{  
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
        TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
       


        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);        //使能定时器3时钟
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //①使能 GPIO 和 AFIO 复用功能时钟
//        GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3部分重映射  TIM3_CH2->PC7   

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; //TIM_CH2
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA

   //初始化TIM3
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
        TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
       
        //初始化TIM3 Channel2 PWM模式         
        TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
        TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
        TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
        TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2


        TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器

        TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIM3
       
}
以上代码就完成了PWM的初始化，如果要产生20HZ的波形，那么就相当于要没50ms要溢出一次，那么我们可以设置arr的值为499，psc的值为7199。Tout= ((arr+1)*(psc+1))/Tclk=（499+1）* （ 7199+1）/72=50ms 。说明计数到500次为50ms，那么设置CCR2的值为250就可以实现占空比为50%。


单片机测量频率并显示
测量频率的思路有很多种，网上有关于ADC测量电压，也有关于输入捕获的。但是上次电赛校赛，学长用的是外部中断结合定时器中断来实现的，思路也比较简单。就是下降沿触发外部中断，然后打开定时器计数。当再次进入外部中断时停止计数清楚相关的标志位。这样就得到了一个计数次数，通过计数次数就可以计算出电平经历变化用的时间，时间的倒数就是相关的频率。本次实验用的是外部中断三（EXTI3）对应PE3口。
void EXTIX_Init(void)
{

           EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;


    KEY_Init();         //        按键端口初始化


          RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);        //使能复用功能时钟
         
   //GPIOE.3          中断线以及中断初始化配置 下降沿触发 //KEY1
          GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE,GPIO_PinSource3);
          EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line3;
          EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;       
          EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
          EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);                  //根据EXTI_InitStruct中指定的参数初始化外设EXTI寄存器


          NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI3_IRQn;                        //使能按键KEY1所在的外部中断通道
          NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02;        //抢占优先级2
          NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01;                                        //子优先级1
          NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                                                                //使能外部中断通道
          NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);            //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器

}
void EXTI3_IRQHandler(void)
{
        if(half_cricle == 0)
        {
                TIM2->CNT = 0;
                TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  //使能TIMx       
                half_cricle = 1;
        }
        else if(half_cricle == 1)
        {
                time_of_circle = TIM2->CNT;
                TIM2->CNT = 0;
                TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  //使能TIMx       
        }
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3);
}
定时器2初始化：
void TIM2_Init(u16 arr,u16 psc)
{
  TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
//        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;


        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //时钟使能


        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值         计数到5000为500ms
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  10Khz的计数频率  
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
        TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

//        TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM3中断,允许更新中断


//        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  //TIM3中断
//        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //先占优先级0级
//        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;  //从优先级3级
//        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
//        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器                                                         
}
主函数：
int main(void)
{               
        char str[10];
        delay_init();                     //延时函数初始化          
        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
        uart_init(115200);         //串口初始化为115200
        LED_Init();                                  //初始化与LED连接的硬件接口
        EXTIX_Init();                 //初始化外部中断输入
        LCD_Init();
        TIM3_PWM_Init(499,7199);
        TIM2_Init(4999,7199);
        LED0=0;                                        //先点亮红灯
        TIM_SetCompare2(TIM3,250);//设置CCR2的寄存器值为250占空比为50%
        LCD_ShowString(45,125,200,30,16,"-----freqency-----");
        LCD_ShowString(130,165,32,30,16,"HZ");
        while(1)
        {            
                freq=10000.0 / (float)time_of_circle;
                sprintf(str,"%.2f",freq);
                LCD_ShowString(50,165,64,30,16,str);
                LCD_ShowString(45,125,200,30,16,"-----freqency-----");
                LCD_ShowString(130,165,32,30,16,"HZ");
        }         
}
以上就是几个主要的函数，用库函数配置比寄存器配置舒服多了，之前一直整寄存器版本的，现在接触库函数觉得实在是太方便啦！