[资料分享] MSP430G2单片机的PWM模块控制LED指示灯的亮度

什么是PWM信号？

脉宽调制（PWM）是控制电路中最常用的数字信号。该信号以预定的时间和速度设置为高电平（3.3v）和低电平（0v）。信号保持高电平的时间称为“开启时间”，信号保持低电平的时间称为“关闭时间”。如下所述，PWM有两个重要参数：

PWM的占空比：

PWM信号保持高电平的时间百分比称为占空比。如果信号始终处于开启状态，则占空比为100％，如果处于始终关闭状态，则占空比为0％。

占空比=开启时间/（开启时间+关闭时间）

PWM的频率：

PWM信号的频率决定了PWM完成一个周期的速度。如上图所示，一个周期内完成PWM信号的ON和OFF状态。在本篇文章中，频率为500Hz，该值是Energia IDE设置的默认值。

PWM信号的实时应用有很多，PWM信号可以用来控制伺服电机，也可以转换为模拟电压，这样就可以通过电压控制LED的亮度。让我们来了解一下如何实现。

如何将PWM信号转换为模拟电压？

要将PWM信号转换为模拟电压，我们可以使用称为RC滤波器的电路。这是一个简单且最常用的电路。该电路只包括一个电阻和一个电容串联，如下图所示。、

该电路主要实现的功能是，当PWM信号为高时，电容器通过电阻器充电，当PWM信号变低时，电容器通过存储的电荷放电。通过这种方式，我们将始终在输出端具有恒定的电压，这将与PWM占空比成正比。

在上面显示的图形中，黄色的一个是PWM信号，蓝色的一个是输出模拟电压。正如你所看到的，输出波形不会是一个纯粹的直流波形，但它应该很适合我们的应用。如果您需要纯粹的直流波来处理其他类型的应用，您应该设计一个开关电路。

电路原理图：

使用MSP430G2生成脉宽调制（PWM）和控制LED亮度的电路图

电路图非常简单：它只有一个电位器和一个电阻和电容来组成一个RC电路和Led本身。电位器用于提供模拟电压，根据该电压可以控制PWM信号占空比。该电位器的输出连接到模拟电压的引脚P1.0。然后我们必须产生一个PWM信号，这可以通过使用引脚P1.2来完成，然后这个PWM信号被发送到RC滤波器电路，以将PWM信号转换成模拟电压，然后将其提供给LED。

我们应该注意到，并非MSP开发板上的所有引脚都可以读取模拟电压或可以产生PWM引脚，这一点非常重要。下图显示了可以完成特定任务的具体引脚。始终以此为指导来选择您的引脚进行编程。

如上所示组装完整的电路，您可以使用面包板和少量跳线，并轻松实现连接。

编程MSP430G2 LaunchPad：

一旦硬件准备就绪，我们就可以开始编程。程序中的第一件事是声明我们要使用的引脚。这里我们将使用引脚4（P1.2）作为输出引脚，因为它能够产生PWM。因此，我们创建一个变量并分配引脚名称，以便稍后在程序中引用它。

int PWMpin = 4; //我们将MSP模块的第4个引脚用作PWM引脚
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接下来我们介绍setup函数。写在这里的任何代码都会只执行一次，这里我们声明使用这个第4引脚作为输出引脚，因为PWM是输出功能。请注意，我们在此使用了变量PWMpin而不是数字4，这样代码看起来更有意义：

void setup() {
pinMode(PWMpin,OUTPUT); //The PEMpin is set as Outptut
}
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最后我们介绍loop函数。这里写的任何代码都会一次又一次的执行。在这个程序中，我们必须读取模拟电压，并相应地产生一个PWM信号。所以首先让我们先从引脚A0读取模拟电压开始，因为我们已连接到电位器。

在这里，我们使用AanalogRead函数来读取该值，该函数将基于施加到该引脚的电压值从0-1024返回一个值。然后我们将这个值存储到一个名为“val”的变量，如下所示

int val = analogRead（A0）; //读取引脚A0的ADC值
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我们必须将0到1024之间的值从ADC转换为0到255之间的值，以将其赋给PWM功能。将一组数值转换为另一组数值，Energia具有类似于Arduino的map函数。因此，我们将0-1204的值转换为0-255并将其保存回变量“val”中。

val = map（val，0，1023，0，255）; // ADC将给出0-1023的值，将其转换为0-255
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现在我们根据电位器的位置得到一个0-255的变量值。我们所要做的就是在PWM引脚上使用这个值，这可以使用下面的行来完成。

analogWrite（PWMPIN，VAL）; //将该值写入PWM引脚。
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让我们回到为什么0-255被写入PWM引脚的问题。该值0-255决定了PWM信号的占空比。例如，如果信号的值为0，则表示占空比为0％，127为50％，255为100％。

用PWM控制LED的亮度：

一旦你了解了硬件和代码，现在是时候对电路的工作有一些乐趣了。将代码上传到MSP430G2开发板并转动电位器旋钮。当您旋转旋钮时，引脚2上的电压将发生变化，将由微控制器读取，并根据该电压，在引脚4上产生PWM信号。电压越高，占空比越大，反之亦然。

然后该PWM信号被转换为模拟电压来发光LED。 LED的亮度与PWM信号占空比成正比。除了面包板上的LED之外，您还可以注意到smd LED（红色）的亮度与面包板LED相似。这是LED也连接到相同的引脚，但它没有RC网络，所以它实际上闪烁非常快。你可以在黑暗的房间里摇动电路板来检查闪烁的频率。

代码：

int PWMpin = 4; //We are using the 4th pin on the MSP module as PWM pin

void setup() {
pinMode(PWMpin,OUTPUT); //The PEMpin is set as Outptut
}

void loop() {
int val = analogRead(A0);    // read the ADC value from pin A0
val = map(val, 0, 1023, 0, 255);  //The ADC will give a value of 0-1023 convert it to 0-255
analogWrite(PWMpin,val);  //Write that value to the PWM pin.
}
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