蓝桥杯嵌入式测量pwm占空比

<think>好的，用户想了解如何在嵌入式系统中测量PWM信号的占空比，特别是为了蓝桥杯竞赛做准备。首先，我需要回顾一下PWM的基本概念。PWM占空比是指高电平时间占整个周期的比例，通常用百分比表示。测量占空比的关键是准确捕获高电平和周期的时间。 接下来，我应该考虑嵌入式系统中常用的方法。通常有两种方式：使用定时器的输入捕获功能或者利用外部中断配合定时器计时。输入捕获功能更高效，因为它可以自动记录边沿跳变的时间点。例如，STM32的定时器可以配置为捕获上升沿和下降沿，从而计算高电平持续时间和周期。 然后，我需要结合蓝桥杯竞赛中常见的开发板，比如CT117E，这类板子通常使用STM32系列微控制器。查阅相关引用，比如用户提供的引用[1]和[3]，其中提到了使用PA6、PA7和PA1引脚输出PWM，可能这些引脚对应的定时器是TIM3或TIM8。因此，在测量时，可能需要配置另一个定时器作为输入捕获，例如TIM2或TIM4的通道。 另外，代码示例对用户会有帮助。需要展示如何初始化定时器的输入捕获，设置中断服务函数来记录时间差，并计算占空比。要注意定时器的时钟配置和分频，确保能够准确测量所需的频率范围。例如，如果PWM频率是2kHz，周期为500μs，定时器的时钟频率需要足够高，比如72MHz，分频后每个计数代表1μs，这样测量精度足够。 还需要考虑用户可能的疑问，比如如何处理高频信号或者低占空比的情况，是否需要使用输入滤波。同时，可能涉及到的误差来源，比如中断延迟，如何通过多次测量取平均来提高准确性。此外，引用[2]提到使用PWM驱动LED，可能用户在实际应用中需要将测量结果用于反馈控制，这部分可以简要提及应用场景。 最后，生成相关问题时，应围绕测量方法、优化技巧、常见问题及处理，以及竞赛中的实际应用，帮助用户深入理解并扩展知识。</think>### 嵌入式系统测量PWM占空比的方法 #### 1. **基本原理** PWM占空比定义为高电平时间$T_{high}$与周期$T_{total}$的比值： $$D = \frac{T_{high}}{T_{total}} \times 100\%$$ 测量核心是通过捕获信号的上升沿与下降沿时间差。 #### 2. **硬件实现方法** - **输入捕获模式**：利用定时器的输入捕获功能（如STM32的TIMx_CHy），自动记录边沿触发时间[^1]。 - **外部中断+定时器**：通过外部中断检测边沿变化，结合通用定时器计时（适用于资源受限场景）。 #### 3. **STM32实现示例（以蓝桥杯CT117E开发板为例）** **步骤1：配置定时器输入捕获** ```c // 以TIM2通道1（PA0）为例 void PWM_InputCapture_Init(void) { TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; // 时钟使省 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); // 时基配置（假设72MHz时钟，1μs计数） TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71; // 72MHz/(71+1)=1MHz TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFF; TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); // 输入捕获配置（双沿触发） TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_BothEdge; TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0; TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure); TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_CC1, ENABLE); } ``` **步骤2：中断服务函数处理** ```c volatile uint32_t rise_time = 0, fall_time = 0, period = 0, duty = 0; void TIM2_IRQHandler(void) { if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC1) != RESET) { if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0)) { // 上升沿 rise_time = TIM_GetCapture1(TIM2); period = rise_time - fall_time; // 计算周期 } else { // 下降沿 fall_time = TIM_GetCapture1(TIM2); duty = fall_time - rise_time; // 计算高电平时间 } TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC1); } } ``` #### 4. **关键优化技巧** - **噪声滤波**：通过定时器输入滤波（如`TIM_ICFilter`参数）消除毛刺[^2] - **多次采样平均**：连续测量3-5次取平均值提高精度 - **自动重装载**：配置定时器自动重置避免溢出错误 #### 5. **蓝桥杯应用场景** - **典型题目**：如第十一届真题要求测量按键调节的PWM占空比 - **调试技巧**：使用示波器验证测量值，结合LED亮度变化辅助判断