PIC单片机之PWM原理

什么是PWM，专业点说脉宽调制，通俗点说 就是不断的输出高低电平。 比如 单片机 40ms的时间 输出高电平然后60ms的时间 输出低电平接着一直不断周期性的交替输出高低电平 这就是典型的PWM波。高电平输出的时间40ms就是传说中的脉宽，40ms+60ms=100ms 便是PWM的周期。假定我们把周期定为100ms.我们可以根据我们的需要 把高电平的时间加大或者减小，比如 高电平输出时间加大为80ms.那么低电平的时间就变为20ms. 也可以 高电平输出时间减小为20ms.那么低电平的时间就变为80ms.这即是脉宽调制 调的便是这高电平的时间。 而高电平(脉宽)在周期中，所占用的时间比例 就被称为占空比。用数学公式表示 高电平的时间/周期的时间=占空比。

2，PWM的实现方式

我们如何让单片机输出PWM波。有两种方式 一种是直接用I/O输出，另一种方式利用模块。

2.1利用I/O口输出PWM

如果你的单片机没有带有PWM输出功能模块，那么你可以自己写个程序输出PWM波。因为PWM不就是高低电平。一个I/O在加上一个定时器，对于任何单片机来说都是很容易做到的。

2.2利用模块输出PWM

对于PIC单片机而言就带有输出PWM的功能模块。利用模块输出PWM其实比利用I/O输出PWM更加简单便捷精确。

3，PWM的作用

PWM能用来做什么PWM比较典型的应用就是对LED调光和电机调速。那PWM是如何进行调光和调速的呢，其实也很好理解。以给LED调光为例。给LED一直通电LED是最亮的。不给LED断电LED是不亮的。那要是在极短的时间内给LED不断的通电断电。那给人眼的感觉就是LED虽然是亮的，但亮度较低。

如果单片机高平输出时LED是亮的。那么在PWM波中高电平输出的时间越长LED就越亮，反之则越暗。

esp8266教程：定时器之PWM

esp8266教程：定时器之PWM

PWM是什么？

PWM即脉冲宽度调制（Pulse width modulation，PWM）技术，在单片机中PWM一般可以用来调节，led的亮度的高低，显示屏的亮度的高低，直流电机速度的快慢。PWM是什么？PWM其实是一个方波，我们可以调节方波的频率和占空比，从而达到调节led亮度的效果。

上图是一个方波，周期一样，但是占空比不一样，如果我们将这个方波接到led上即可驱动led的亮度。这是什么原理呢？大家可以看到上面的方波占空比分别为25%、50%、75%。占空比是什么意思就是高电平的时间除上周期，一个周期就是高电平的时间加上低电平的时间，比如占空比为25%就是高电平的时间除上周期的时间。

esp8266的PWM

esp8266没有硬件的PWM模块，不能像STM32的单片机那样配置好定时器之后就可以在IO口输出PWM方波，esp8266是使用高精度的定时器加上软件模拟PWM的方法，所以精度有限，由 FRC1 在软件上实现，可实现同频率、不同占空⽐的多路 PWM，可⽤来控制彩灯、蜂鸣器和电机等设备。* FRC1 是⼀个 23 bits 的硬件定时器。* PWM 的特性如下所示。* 使⽤ NMI（Non Maskable Interrupt）中断，更加精确。* 可扩展最多 8 路 PWM 信号。* 小于14 bit 分辨率，最⼩分辨率 45 ns。* ⽆需配置寄存器，调⽤函数接⼝即可完成配置。

PWM的一些基础知识

上图是一个方波，PWM我们关系几个知识点，就是频率，还有占空比。周期：T = 高电平+低电平的时间。频率：HZ = 1/T。即是周期的倒数，比如周期为1s，频率就是1HZ，周期为0.5s，周期就是2HZ。

占空比（duty cycle）: duty = 高电平T / 周期T。

PWM控制电机速度的原理

MCU的GPIO的电平是3.3V，我们使用MCU输出PWM方波，幅值3.3v的PWM方波经过电机驱动芯片后会将方波放大为12V的PWM方波，12是因为电机驱动的电源就是12V，放大的幅值和电机驱动芯片的电压有关，具体可以参考电机驱动芯片的手册。为啥需要经过驱动芯片，因为是MCU的IO口的电平只有3.3V，驱动电机的能力有限，所以需要放大到12v。MCU可以通过修改PWM的duty，就是占空比可以实现调节电机速度的作用，原理是高电平的时候有电机两端有12v的电压，所以电机开始转动，通过调节占空比就是调节12V导通的时间长度，时间越长速度越快，如果占空比为0，电机慢慢地会停止转动，如果占空比为1，那么电机全速转动，占空比为50%，电机以50%的速度进行转动。

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