在做嵌入式開發(fā)的時(shí)候，PWM（脈寬調(diào)制）幾乎是必學(xué)技能。LED 想要呼吸效果？PWM。蜂鳴器要發(fā)“滴滴”的提示音？PWM。電機(jī)需要調(diào)速？還是 PWM。

問題是：同樣一個(gè)HAL_TIM_PWM_Start()，有人做出來的 LED 燈效果柔和自然，有人卻像手電筒閃爍；有人做的電機(jī)轉(zhuǎn)速平穩(wěn)安靜，有人卻抖得像要散架。

為什么差別這么大？答案就在頻率、占空比和應(yīng)用場景的差異上。今天我們就結(jié)合 LED、蜂鳴器和電機(jī)，講透 PWM 的核心要點(diǎn)。

一、PWM 原理回顧

PWM 的本質(zhì)：通過改變高電平持續(xù)時(shí)間，來控制平均電壓。

• 周期（Period）：決定頻率。
• 占空比（Duty Cycle）：決定平均電壓。

比如：3.3V 的信號(hào)，頻率固定，改變占空比：

• 10% → 平均電壓 ≈ 0.33V
• 50% → 平均電壓 ≈ 1.65V
• 90% → 平均電壓 ≈ 2.97V

二、LED 調(diào)光：呼吸燈怎么才能柔和？

1. 常見錯(cuò)誤：線性調(diào)節(jié)占空比

很多人寫一個(gè)循環(huán)：

1. for(intduty=0;duty<=100;duty++){
2. __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3,TIM_CHANNEL_1,duty);
3. HAL_Delay(20);
4. }

結(jié)果：前半段幾乎看不到亮度變化，后半段突然“閃瞎”。

原因：人眼對(duì)光的感知不是線性的，而是對(duì)數(shù)曲線。

2. 正確做法：Gamma 校正

1. floatgamma=2.2;// 常見 Gamma 值
2. for(inti=0;i<=100;i++){
3. floatpercent=pow((float)i/100.0,gamma);
4. __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3,TIM_CHANNEL_1,percent*htim3.Init.Period);
5. HAL_Delay(20);
6. }

這樣才能實(shí)現(xiàn)真正的“呼吸燈”。

3. 頻率選擇

• 推薦 200Hz ~ 1kHz
• <100Hz 會(huì)閃爍，人眼能察覺
  
  

三、蜂鳴器：頻率決定音調(diào)

蜂鳴器分為：

• 有源蜂鳴器：上電就響，不需要 PWM。
• 無源蜂鳴器：需要 PWM，不同頻率 → 不同音調(diào)。

1. PWM 頻率與音調(diào)對(duì)應(yīng)

1. // 讓無源蜂鳴器發(fā)出 "Do Re Mi"
2. voidbuzzer_play(){
3. set_pwm_freq(262);// Do
4. HAL_Delay(500);
5. set_pwm_freq(294);// Re
6. HAL_Delay(500);
7. set_pwm_freq(330);// Mi
8. HAL_Delay(500);
9. }

2. 占空比決定音量

• 占空比 50% → 聲音最響
• 占空比 <30% → 聲音較小
• 占空比 >70% → 容易失真

四、電機(jī)控制：PWM 是核心調(diào)速手段

1. 直流電機(jī)

轉(zhuǎn)速 ≈ 電壓 ≈ PWM 占空比 × 電源電壓。

• 低頻 PWM：電機(jī)會(huì)抖動(dòng)
• 高頻 PWM（>20kHz）：更平穩(wěn)，人耳聽不到噪音

1. // 控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速
2. voidmotor_set_speed(uint8_tpercent){
3. uint32_tduty=percent*htim2.Init.Period/100;
4. __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_1,duty);
5. }

2. 步進(jìn)電機(jī)

PWM 用來調(diào)電流，而轉(zhuǎn)速靠脈沖序列，不是直接調(diào)占空比。

3. 無刷電機(jī)（BLDC）

需要三相 PWM + 換相控制，常用 FOC 算法。

五、常見坑點(diǎn)總結(jié)

1. LED：亮度變化不平滑？ → 加 Gamma 校正。
2. 蜂鳴器：聲音刺耳？ → 頻率不對(duì)，或者占空比過高。
3. 電機(jī)：轉(zhuǎn)速不穩(wěn)？ → 頻率太低，選高于 20kHz。
4. 通用錯(cuò)誤：用軟件延時(shí)做 PWM，波形抖動(dòng)嚴(yán)重 → 應(yīng)該用定時(shí)器硬件 PWM。
   
   

六、調(diào)試小技巧

• 用示波器看波形，確認(rèn)頻率與占空比是否正確。
• 用LED 替代電機(jī)測試 PWM，直觀判斷調(diào)速效果。
• 給蜂鳴器輸出波形，用音頻軟件測頻率，驗(yàn)證是否對(duì)上音符。

七、結(jié)語

PWM 的套路遠(yuǎn)不止“點(diǎn)燈”，它背后有著不同應(yīng)用的門道。搞懂了頻率和占空比的關(guān)系，理解不同器件對(duì) PWM 的敏感性，你就能做出柔和的呼吸燈、悅耳的蜂鳴器提示音、以及平穩(wěn)高效的電機(jī)調(diào)速。

下次寫HAL_TIM_PWM_Start()的時(shí)候，別只想著“能跑起來就行”，要先問自己：這個(gè) PWM 的參數(shù)，適合我現(xiàn)在的應(yīng)用嗎？