如何使用ARM7-LPC2148微控制器中的PWM控制LED的亮度

众所周知，微控制器从模拟传感器获取模拟输入，并使用ADC（模数转换器）来处理这些信号。但是，如果微控制器想要产生模拟信号来控制伺服电机、直流电机等模拟操作设备怎么办？微控制器不会产生像 1V、5V 这样的输出电压，而是使用一种称为 PWM 的技术来操作模拟设备。PWM的一个例子是我们笔记本电脑的冷却风扇（直流电机）需要根据温度进行速度控制，这也是通过在主板中使用脉宽调制（PWM）技术来实现的。

在本教程中，我们将使用 ARM7-LPC2148 微控制器中的 PWM 控制 LED 的亮度。

PWM（脉冲宽度调制）

PWM 是一种使用数字值控制模拟设备的好方法，例如控制电机的速度、LED 的亮度等。虽然 PWM 不提供纯模拟输出，但它会产生不错的模拟脉冲来控制 Analog Devices。PWM 实际上调制矩形脉冲波的宽度，以便得到结果波平均值的变化。

PWM 的占空比

PWM 信号保持高电平（开启时间）的时间百分比称为占空比。如果信号始终打开，则占空比为 100%，如果始终关闭，则占空比为 0%。

占空比=开启时间/（开启时间+关闭时间）

ARM7-LPC2148 中的 PWM

ARM7-LPC2148 有 6 个 PWM 引脚和 14 个 ADC 引脚。它具有 8 位 PWM 分辨率（2 8），即计数器和变量可以高达 255，因此：

255 的数字值可提供 LED 的全亮度（100% 占空比）

同样，数字值 127 可提供 50% 的 LED 亮度（占空比为 50%）

数字值 64 提供 25% 的 LED 亮度（25% 占空比）

ARM7-LPC2148 中的 PWM 引脚

下图显示了ARM7-LPC2148 的 PWM 输出引脚。PWM共有 6 个引脚。

ARM7-LPC2148 中的 PWM 寄存器

在进入我们的项目之前，我们需要了解 LPC2148 中的 PWM 寄存器。

这是 LPC2148 中用于 PWM 的寄存器列表

1. PWMPR ： PWM 预分频寄存器

用途：它是一个 32 位寄存器。它包含在递增 PWM 定时器计数器之前 PCLK 必须循环的次数（减 1）（它实际上保存了预分频计数器的最大值）。

2. PWMPC： PWM 预分频计数器

用途：它是一个 32 位寄存器。它包含递增的计数器值。当该值等于 PR 值加 1 时，PWM 定时器计数器 （TC） 递增。

3. PWMTCR ： PWM 定时器控制寄存器

用途：它包含计数器使能、计数器复位和 PWM 使能控制位。它是一个 8 位寄存器。

4. PWMTC ： PWM 定时器计数器

用途：它是一个 32 位寄存器。它包含递增 PWM 定时器的当前值。当预分频器计数器 （PC） 达到预分频器寄存器 （PR） 的值加 1 时，该计数器递增。

5. PWMIR： PWM中断寄存器

用途：它是一个 16 位寄存器。它包含 PWM 匹配通道 0-6 的中断标志。当该通道（MRx 中断）发生中断时，将设置一个中断标志，其中 X 是通道号（0 到 6）。

6. PWMMR0-PWMMR6： PWM匹配寄存器

用途：它是一个 32 位寄存器。 实际上，匹配通道组允许设置 6 个单边沿控制或 3 个双边沿控制 PWM 输出。您可以修改七个匹配通道来配置这些 PWM 输出以满足您在 PWMPCR 中的要求。

7. PWMMCR ： PWM 匹配控制寄存器

用途：它是一个 32 位寄存器。它包含控制所选匹配通道的中断、复位和停止位。PWM 匹配寄存器和 PWM 定时器计数器之间发生匹配。

8. PWMPCR ： PWM 控制寄存器

用途：它是一个 16 位寄存器。它包含启用 PWM 输出 0-6 并为每个输出选择单边沿或双边沿控制的位。

9. PWMLER： PWM 锁存器使能寄存器

用途：它是一个 8 位寄存器。它包含每个匹配通道的匹配 x 锁存位。

现在让我们开始构建硬件设置来演示 ARM 微控制器中的脉冲宽度调制。

所需组件

电路图和连接

LCD和ARM7-LPC2148之间的连接

LED与ARM7-LPC2148之间的连接

LED 的 ANODE 连接到 LPC2148 的 PWM 输出 （P0.0），而 LED 的 CATHODE 引脚连接到 LPC2148 的 GND 引脚。

ARM7-LPC2148与带3.3V稳压器的电位器连接

需要注意的点

1. 这里使用 3.3V 的稳压器为 LPC2148 的 ADC 引脚 （P0.28） 提供模拟输入值，因为我们使用的是 5V 电源，我们需要使用 3.3V 的稳压器来调节电压。

2. 电位器用于在（0V 至 3.3V）之间改变电压，以向 LPC2148 引脚 P0.28 提供模拟输入（ADC）

为 PWM 和 ADC 编程 LPC2148 所涉及的步骤
第 1 步：-首先是配置 PLL以生成时钟，因为它根据程序员的需要设置 LPC2148 的系统时钟和外设时钟。LPC2148 的最大时钟频率为 60Mhz。以下行用于配置 PLL 时钟生成。

void initilizePLL (void) //使用 PLL 产生时钟的函数
{
PLL0CON = 0x01;
PLL0CFG = 0x24；
PLL0FEED = 0xAA；
PLL0FEED = 0x55；
而（！（PLL0STAT＆0x00000400））；
PLL0CON = 0x03；
PLL0FEED = 0xAA；
PLL0FEED = 0x55；
VPBDIV = 0x01；
}
第 2 步：-接下来是使用 PINSEL 寄存器选择 LPC2148 的 PWM 引脚和 PWM 功能。我们使用 PINSEL0，因为我们使用 P0.0 作为 LPC2148 的 PWM 输出。

PINSEL0 = 0x00000002；//设置引脚P0.0为PWM输出
第 3 步：-接下来我们需要使用 PWMTCR（定时器控制寄存器）重置定时器。

PWMTCR = (1<<1); //设置PWM定时器控制寄存器为计数器复位
然后，设置决定 PWM 分辨率的预分频值。我将它设置为零

PWMPR = 0X00；//设置PWM预分频值
第 4 步：-接下来我们需要设置 PWMMCR（PWM 匹配控制寄存器），因为它设置了复位等操作，PWMMR0 的中断。

PWMMCR = (1<<0)|(1<<1); //设置PWM匹配控制寄存器
第 5 步：-使用 PWMMR 设置 PWM 通道的最大周期。

PWMMR0 = PWM值；//给PWM值最大值
在我们的例子中，最大值是 255（对于最大亮度）

第 6 步：-接下来我们需要使用 PWMLER 将 Latch Enable 设置为相应的匹配寄存器

PWMLER = (1<<0); //启用PWM锁存器
（我们使用 PWMMR0）所以通过在 PWMLER 中设置 1 来启用相应的位

第 7 步：-要使 PWM 输出到引脚，我们需要使用 PWMTCR 来启用 PWM 定时器计数器和 PWM 模式。

PWMTCR = (1<<0) | (1<<3); //启用PWM和PWM计数器
第 8 步：-现在我们需要从 ADC 引脚 P0.28 获取用于设置 PWM 占空比的电位器值。因此，我们使用 LPC2148 中的 ADC 模块将电位器模拟输入（0 至 3.3V）转换为 ADC 值（0 至 1023）。

在这里，我们通过将其除以 4 将值从 0-1023 转换为 0-255，因为 LPC2148 的 PWM 具有 8 位分辨率 (2 8 )。

第 9 步：-为了选择 LPC2148 中的 ADC 引脚 P0.28，我们使用

PINSEL1 = 0x01000000；//设置P0.28为ADC INPUT
AD0CR = (((14)<<8) | (1<<21)); //为A/D转换设置时钟和PDN
以下行捕获模拟输入（0 到 3.3V）并将其转换为数字值（0 到 1023）。然后将此数字值除以 4 以将它们转换为（0 到 255），最后作为PWM 输出馈送到连接 LED 的 LPC2148 的 P0.0 引脚。

AD0CR |= (1<<1);
//在ADC寄存器delaytime(10)
中选择AD0.1通道；AD0CR |= (1<<24); //开始A/D转换
while( (AD0DR1 & (1<<31)) == 0 ); //检查ADC数据寄存器中的DONE位
adcvalue = (AD0DR1>>6) & 0x3ff; //从 ADC 数据寄存器中获取 RESULT
dutycycle = adcvalue/4; //从 (0 到 255) 获取占空比值的公式
PWMMR1 = dutycycle; //设置占空比值到 PWM 匹配寄存器
PWMLER |= (1<<1); //使用占空比值启用 PWM 输出
第 10 步：-接下来我们在 LCD (16X2) 显示模块中显示这些值。所以我们添加以下行来初始化 LCD 显示模块

void LCD_INITILIZE(void) //准备 LCD 的函数
{
IO0DIR = 0x0000FFF0; //设置引脚P0.12,P0.13,P0.14,P0.15,P0.4,P0.6为OUTPUT
delaytime(20);

LCD_SEND(0x02); // 以 4 位操作模式初始化 lcd
LCD_SEND(0x28); // 2 行 (16X2)
LCD_SEND(0x0C); // 光标关闭时显示
LCD_SEND(0x06); // 自动递增光标
LCD_SEND(0x01); // 显示清除
LCD_SEND(0x80); // 第一行第一个位置
}
当我们将4 位模式的 LCD 与 LPC2148连接时，我们需要发送值以逐个半字节（上半字节和下半字节）显示。所以使用以下几行。

void LCD_DISPLAY (char* msg) //函数将发送的字符一一打印
{
uint8_t i=0;
while(msg[i]!=0)
{
IO0PIN = ( (IO0PIN & 0xFFFF00FF) | ((msg[i] & 0xF0)<<8) ); //发送高半字节
IO0SET = 0x00000050; //RS HIGH & ENABLE HIGH 打印数据
IO0CLR = 0x00000020; //RW LOW 写模式
延迟时间(2);

IO0CLR = 0x00000040；// EN = 0，RS 和 RW 不变（即 RS = 1，RW = 0）
delaytime(5);

IO0PIN = ( (IO0PIN & 0xFFFF00FF) | ((msg[i] & 0x0F)<<12) ); //发送低半字节
IO0SET = 0x00000050; //RS & EN HIGH
IO0CLR = 0x00000020;
延迟时间（2）；

IO0CLR = 0x00000040；
延迟时间（5）；

我++；
}
}
为了显示这些 ADC 和 PWM 值，我们在int main()函数中使用以下行。

LCD_SEND(0x80);
sprintf(displayadc, "adcvalue=%f", adcvalue);
LCD_DISPLAY(displayadc); //显示ADC值（0到1023）
LCD_SEND(0xC0);
sprintf（ledoutput，“PWM OP=%.2f”，亮度）；
LCD_DISPLAY（LED输出）；//显示从（0到255）的占空比值

无效初始化PLL（无效）；

无效初始化PWM（无符号整数周期PWM）；

无效延迟时间（uint16_t j）；



void initilizePLL (void) //使用PLL产生时钟的函数

{

PLL0CON = 0x01；

PLL0CFG = 0x24；

PLL0FEED = 0xAA；

PLL0FEED = 0x55；

而（！（PLL0STAT＆0x00000400））；

PLL0CON = 0x03；

PLL0FEED = 0xAA；

PLL0FEED = 0x55；

VPBDIV = 0x01；

}



void delaytime(uint16_t j) // 产生 1 毫秒延迟的函数

{

uint16_t x,i;

for(i=0;i
{

对于（x=0；x<6000；x++）；

}

}



无效初始化PWM（无符号整数PWM值）

{

PINSEL0 = 0x00000002；//设置引脚P0.0为PWM输出

PWMTCR = (1<<1); //设置PWM定时器控制寄存器为计数器复位

PWMPR = 0X00；//设置PWM预分频值

PWMMCR = (1<<0)|(1<<1); //设置PWM匹配控制寄存器

PWMMR0 = PWM值；//给PWM值最大值

PWMLER = (1<<0); //启用PWM锁存器

PWMTCR = (1<<0) | (1<<3); //启用PWM和PWM计数器

}



void LCD_SEND(char command) //发送十六进制命令的函数

{

IO0PIN = ( (IO0PIN & 0xFFFF00FF) | ((命令 & 0xF0)<<8) ); //发送命令的上半字节

IO0SET = 0x00000040；//使启用高

IO0CLR = 0x00000030；//使 RS & RW 低

延迟时间（5）；

IO0CLR = 0x00000040；//使启用低

延迟时间（5）；

IO0PIN = ( (IO0PIN & 0xFFFF00FF) | ((命令 & 0x0F)<<12) ); //发送命令的低半字节

IO0SET = 0x00000040；//启用高

IO0CLR = 0x00000030；//RS & RW 低

延迟时间（5）；

IO0CLR = 0x00000040；//启用低

延迟时间（5）；

}



void LCD_INITILIZE(void) //准备LCD的函数

{

IO0DIR = 0x0000FFF0；//设置引脚P0.12,P0.13,P0.14,P0.15,P0.4,P0.6为OUTPUT

延迟时间（20）；

LCD_SEND(0x02); // 以 4 位操作模式初始化 lcd

LCD_SEND(0x28); // 2 行 (16X2)

LCD_SEND(0x0C); // 光标关闭时显示

LCD_SEND(0x06); // 自动递增光标

LCD_SEND(0x01); // 显示清晰

LCD_SEND(0x80); // 第一行第一个位置

}



void LCD_DISPLAY (char* msg) //函数将发送的字符一一打印

{

uint8_t i=0;

而（味精[i]！=0）

{

IO0PIN = ( (IO0PIN & 0xFFFF00FF) | ((msg[i] & 0xF0)<<8) ); //发送上半字节

IO0SET = 0x00000050；//RS HIGH & ENABLE HIGH 打印数据

IO0CLR = 0x00000020；//RW LOW 写模式

延迟时间（2）；

IO0CLR = 0x00000040；// EN = 0，RS 和 RW 不变（即 RS = 1，RW = 0）

延迟时间（5）；

IO0PIN = ( (IO0PIN & 0xFFFF00FF) | ((msg[i] & 0x0F)<<12) ); //发送低半字节

IO0SET = 0x00000050；//RS & EN 高

IO0CLR = 0x00000020；

延迟时间（2）；

IO0CLR = 0x00000040；

延迟时间（5）；

我++；

}

}



主函数（）

{

LCD_INITILIZE(); //调用函数准备LCD显示

字符显示ADC[18]；

浮动亮度；

字符 LED 输出[18]；

LCD_DISPLAY("电路摘要");

延迟时间（900）；

LCD_SEND(0xC0);

LCD_DISPLAY("LPC2148 中的 PWM");

延迟时间（900）；



占空比；

浮动 adc 值；

初始化PLL（）；//调用函数initilizePLL

PINSEL1 = 0x01000000；//设置P0.28为ADC INPUT

AD0CR = (((14)<<8) | (1<<21)); //为A/D转换设置时钟和PDN

初始化PWM（255）；//调用函数initilizePWM，值为255

PWMPCR |= (1<<9); //在LPC2148的P0.0引脚启用PWM1输出



而（1）

{

AD0CR |= (1<<1); //选择ADC寄存器中的AD0.1通道

延迟时间（10）；

AD0CR |= (1<<24); //开始A/D转换

而( (AD0DR1 & (1<<31)) == 0 ); //检查ADC数据寄存器中的DONE位

adcvalue = (AD0DR1>>6) & 0x3ff; //从ADC数据寄存器中获取RESULT

占空比 = adcvalue/4；//从 (0 到 255) 获取占空比值的公式

PWMMR1 = 占空比；//设置占空比值到PWM匹配寄存器

PWMLER |= (1<<1); //使用占空比值启用 PWM 输出

亮度 = 占空比；

LCD_SEND(0x80);

sprintf(displayadc, "adcvalue=%f", adcvalue);

LCD_DISPLAY(displayadc); //显示ADC值（0到1023）

LCD_SEND(0xC0);

sprintf（ledoutput，“PWM OP=%.2f”，亮度）；

LCD_DISPLAY（LED输出）；//显示从（0到255）的占空比值

}

}