【嵌入式-stm32电位器控制以及旋转编码器控制LED亮暗】

源码框架取自江协科技，在此基础上做扩展开发。

任务1

本文主要介绍利用stm32f103C8T6实现电位器控制PWM的占空比大小来改变LED亮暗程度，按键实现使用定时器非阻塞式，其中一个按键切换3个LED的控制状态，另一个按键是重置当前的LED为熄灭状态。

代码1

Key.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "oled.h"
#include "PWM.h"
#include "AD.h"
#include "Key.h"
#include <stdio.h>extern uint16_t ADValue;			//定义AD值变量
uint8_t Key_Num;
/*** 函    数：按键初始化* 参    数：无* 返 回 值：无*/
void Key_Init(void)
{/*开启时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);	
}  // 定义模式枚举  
typedef enum {  MODE_PWM_CH2 = 0,  MODE_PWM_CH3,  MODE_PWM_CH4,  MODE_MAX  
} PWM_MODE;  // 全局变量  
volatile PWM_MODE currentMode = MODE_PWM_CH2;  
volatile uint16_t pwmValue = 0;  
volatile uint8_t resetFlag = 0;  
volatile uint8_t systemActive = 0;  //新增系统激活标志// 初始化显示函数  
void Initial_Display(void) {  // 清屏  OLED_Clear();  // 显示初始状态  OLED_ShowString(1, 1, "System Ready");  OLED_ShowString(2, 1, "Active KEY1 ");  // 初始化时关闭所有LED  PWM_SetCompare2(0);  PWM_SetCompare3(0);  PWM_SetCompare4(0);   
}  uint8_t Key_GetNum(void)
{uint8_t Temp;           Temp = Key_Num;         //读取按键键值Key_Num = 0; 					  //清零，防止重复触发return Temp;
}uint8_t Key_GetState(void)
{if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_8) == 0){return 1;}if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_10) == 0){return 2;}return 0;   //无按键按下
}void Key_Tick(void)         
{static uint8_t Count; //静态计数器，记录中断次数static uint8_t CurrState, PrevState;Count++;if(Count >= 20)   //20ms执行一次按键扫描（中断周期为1ms）{Count = 0;PrevState = CurrState;         //保存前一次按键状态CurrState = Key_GetState();    //读取当前按键状态//检测按键释放动作（下降沿）if(CurrState == 0 && PrevState != 0){Key_Num = PrevState;    //记录按键值（1或者2）}}
}// 设置PWM的函数  
void SetPWM(uint16_t value) {  switch (currentMode) {  case MODE_PWM_CH2:  PWM_SetCompare2(value);  break;  case MODE_PWM_CH3:  PWM_SetCompare3(value);  break;  case MODE_PWM_CH4:  PWM_SetCompare4(value);  break;  }  
}  // 更新显示模式函数  
void Update_ModeDisplay(void) {  // 清除原有模式显示  OLED_Clear();  // 根据当前模式显示  switch (currentMode) {  case MODE_PWM_CH2:  OLED_ShowString(1, 1, "Mode: CH2");  break;  case MODE_PWM_CH3:  OLED_ShowString(1, 1, "Mode: CH3");  break;  case MODE_PWM_CH4:  OLED_ShowString(1, 1, "Mode: CH4");  break;  }  // 显示初始PWM值  OLED_ShowString(2, 1, "PWM:   0");  
}  /*OLED显示70.5%函数*/
void ShowPwm_Percent(uint8_t Line, uint8_t Colum, uint16_t pwmValue)
{char str[16];uint16_t integer = pwmValue / 10;  //整数部分如70uint16_t decimal = pwmValue % 10;  //小鼠部分如5sprintf(str, "%4d.%1d%%",integer,decimal);OLED_ShowString(Line,Colum,str);
}// 按键控制函数  
void Key_control(void) {  uint8_t keyNum = Key_GetNum();  // 处理按键1：模式切换  if (keyNum == 1) {  // 重置标志清零  resetFlag = 0; if(systemActive == 0){systemActive = 1;currentMode = MODE_PWM_CH2;Update_ModeDisplay();}else{// 切换模式  currentMode++;  if (currentMode >= MODE_MAX) {  currentMode = MODE_PWM_CH2;  }  // 更新模式显示  Update_ModeDisplay(); }				}  // 处理按键2：重置为全暗  if (keyNum == 2) {  // 设置重置标志  resetFlag = 1;  // 将当前通道设置为0  SetPWM(0);  pwmValue = 0;  // 显示PWM值  OLED_ShowNum(2, 5, pwmValue, 3);  }  // 仅在非重置状态下读取ADC和设置PWM  if (resetFlag == 0 && systemActive) {  // 读取ADC并设置PWM  //uint16_t adcValue = AD_GetValue();  pwmValue = (AD_GetValue() * 1000)/ 4095 ;  // 设置当前通道PWM  SetPWM(pwmValue);  // 显示PWM值 OLED_ShowNum(3, 1, pwmValue, 4);  // 直接显示pwmValue的值			ShowPwm_Percent(2, 4, pwmValue);//OLED_ShowNum(2, 5, pwmValue, 3);  }  
}  

Key.h

#ifndef __KEY_H
#define __KEY_Hvoid Key_Init(void);
uint8_t Key_GetNum(void);
void Key_control(void);
void Initial_Display(void);
void SetPWM(uint16_t value);
void Key_Tick(void);
uint8_t Key_GetState(void);#endif

Timer.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid Timer_Init(void)
{RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);TIM_InternalClockConfig(TIM3);TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 1000 - 1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);TIM_ClearFlag(TIM3, TIM_FLAG_Update);TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}/*
void TIM2_IRQHandler(void)
{if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET){TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);}
}
*/

Timer.h

#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_Hvoid Timer_Init(void);#endif

PWM.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header/*** 函    数：PWM初始化* 参    数：无* 返 回 值：无*/void TIM2_PWM_Init(void)
{TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;	// 打开定时器2时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);																RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);		GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //GPIO采用复用推挽输出模式GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_1; //TIM2同时产生三路PWM波 在管脚123 a11GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  //GPIO速度50MHZGPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);  //初始化函数 让刚刚配置的参数 输入到对应寄存器里面// 配置定时器2为PWM模式TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999; // PWM周期TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 720; // 72MHz/(71+1) = 1MHz，计数频率为1MHzTIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);// 配置TIM2通道2为PWM模式TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; // 初始占空比0%TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);TIM_OC4Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);// 使能TIM2TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
/*** 函    数：PWM设置CCR* 参    数：Compare 要写入的CCR的值，范围：0~1000* 返 回 值：无* 注意事项：CCR和ARR共同决定占空比，此函数仅设置CCR的值，并不直接是占空比*           占空比Duty = CCR / (ARR + 1)*/void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare2(TIM2 ,Compare );	//设置CCR1的值
}
void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare3(TIM2 ,Compare );	//设置CCR1的值
}
void PWM_SetCompare4(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare4(TIM2 ,Compare );	//设置CCR1的值
}

PWM.h

#ifndef __PWM_H
#define __PWM_Hvoid TIM2_PWM_Init(void);void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare);
void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare);
void PWM_SetCompare4(uint16_t Compare);#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Key.h"
#include "sys.h"
#include "AD.h"
#include "PWM.h"
#include "Timer.h"/*全局变量*/
uint16_t ADValue;			//定义AD值变量int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化Key_Init();			//按键初始化AD_Init();			//AD初始化TIM2_PWM_Init();	//定时器2PWM初始化Timer_Init();/*OLED显示静态字符*/Initial_Display();while (1){//KeyNum=Key_GetNum();	//获取键码值Key_control();			//按键PWM控制}
}//中断服务函数
//每次TIM3溢出时触发中断，调用Key_Tick()进行按键扫描
//清除中断标志，避免重复进入中断
void TIM3_IRQHandler(void)
{if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) == SET){Key_Tick();TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);}
}

实验现象1

以下是通过电位器控制PWM输出大小的值进而调暗LED


通过网盘分享的文件：电位器改变PWM输出控制LED
链接: https://pan.baidu.com/s/1JrevfJ2GTsBqLyRb4Do39g 提取码: 6688

任务2

旋转编码器控制LED亮暗:
1、LED亮度控制：旋转编码器调节PWM占空比，控制LED亮度。
2、状态显示：OLED实时显示当前PWM占空比（格式为XX.X%）。
3、模式切换：通过独立按键切换PWM输出通道（如CH2、CH3、CH4）。
4、系统激活与重置：按键控制系统的启动和重置。
接线图片来自江协议科技

代码2

1、模块化代码架构
编码器驱动：通过外部中断检测旋转方向，更新计数值。
PWM生成：配置定时器（如TIM2）的PWM模式，动态调节占空比。
OLED显示：格式化显示占空比和模式信息。
主控制逻辑：整合按键、编码器和PWM功能，实现状态机控制。

Key.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "oled.h"
#include "PWM.h"
#include "AD.h"
#include "Key.h"
#include "Encoder.h"
#include <stdio.h>uint8_t Key_Num;
signed Key_Encoder_Count = 0;
/*** 函    数：按键初始化* 参    数：无* 返 回 值：无*/
void Key_Init(void)
{/*开启时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);	
}  // 定义模式枚举  
typedef enum {  MODE_PWM_CH2 = 0,  MODE_PWM_CH3,  MODE_PWM_CH4,  MODE_MAX  
} PWM_MODE;  // 全局变量  
volatile PWM_MODE currentMode = MODE_PWM_CH2;  
volatile uint16_t pwmValue = 0;  
volatile uint8_t resetFlag = 0;  
volatile uint8_t systemActive = 0;  //新增系统激活标志// 初始化显示函数  
void Initial_Display(void) {  // 清屏  OLED_Clear();  // 显示初始状态  OLED_ShowString(1, 1, "System Ready");  OLED_ShowString(2, 1, "Active KEY1 ");  // 初始化时关闭所有LED  PWM_SetCompare2(0);  PWM_SetCompare3(0);  PWM_SetCompare4(0);   
}  uint8_t Key_GetNum(void)
{uint8_t Temp;           Temp = Key_Num;         //读取按键键值Key_Num = 0; 					  //清零，防止重复触发return Temp;
}uint8_t Key_GetState(void)
{if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_8) == 0){return 1;}if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_10) == 0){return 2;}return 0;   //无按键按下
}void Key_Tick(void)         
{static uint8_t Count; //静态计数器，记录中断次数static uint8_t CurrState, PrevState;Count++;if(Count >= 20)   //20ms执行一次按键扫描（中断周期为1ms）{Count = 0;PrevState = CurrState;         //保存前一次按键状态CurrState = Key_GetState();    //读取当前按键状态//检测按键释放动作（下降沿）if(CurrState == 0 && PrevState != 0){Key_Num = PrevState;    //记录按键值（1或者2）}}
}// 设置PWM的函数  
void SetPWM(uint16_t value) {  switch (currentMode) {  case MODE_PWM_CH2:  PWM_SetCompare2(value);  break;  case MODE_PWM_CH3:  PWM_SetCompare3(value);  break;  case MODE_PWM_CH4:  PWM_SetCompare4(value);  break;  }  
}  // 更新显示模式函数  
void Update_ModeDisplay(void) {  // 清除原有模式显示  OLED_Clear();  // 根据当前模式显示  switch (currentMode) {  case MODE_PWM_CH2:  OLED_ShowString(1, 1, "Mode: CH2");  break;  case MODE_PWM_CH3:  OLED_ShowString(1, 1, "Mode: CH3");  break;  case MODE_PWM_CH4:  OLED_ShowString(1, 1, "Mode: CH4");  break;  }  // 显示初始PWM值  OLED_ShowString(2, 1, "PWM:   0");  
}  /*OLED显示70.5%函数*/
void ShowPwm_Percent(uint8_t Line, uint8_t Colum, uint16_t pwmValue)
{char str[16];uint16_t integer = pwmValue / 10;  //整数部分如70uint16_t decimal = pwmValue % 10;  //小鼠部分如5sprintf(str, "%4d.%1d%%",integer,decimal);OLED_ShowString(Line,Colum,str);
}// 按键控制函数  
void Key_control(void) {  uint8_t keyNum = Key_GetNum();  // 处理按键1：模式切换  if (keyNum == 1) {  // 重置标志清零  resetFlag = 0; if(systemActive == 0){systemActive = 1;currentMode = MODE_PWM_CH2;Update_ModeDisplay();}else{// 切换模式  currentMode++;  if (currentMode >= MODE_MAX) {  currentMode = MODE_PWM_CH2;  }  // 更新模式显示  Update_ModeDisplay(); }				}  // 处理按键2：重置为全暗  if (keyNum == 2) {  // 设置重置标志  resetFlag = 1;  // 将当前通道设置为0  SetPWM(0);  pwmValue = 0;  // 显示PWM值  OLED_ShowNum(2, 5, pwmValue, 3);  }  // 仅在非重置状态下读取ADC和设置PWM  if (resetFlag == 0 && systemActive) {  Key_Encoder_Count += Encoder_Get();if(Key_Encoder_Count < 0){Key_Encoder_Count = 0;}if(Key_Encoder_Count > 100){Key_Encoder_Count = 100;}pwmValue = (Key_Encoder_Count * 10) ;  // 设置当前通道PWM  SetPWM(pwmValue);  // 显示PWM值 OLED_ShowNum(3, 1, pwmValue, 4);  // 直接显示pwmValue的值			ShowPwm_Percent(2, 4, pwmValue);//OLED_ShowNum(2, 5, pwmValue, 3);  }  
}  

Key.h

#ifndef __KEY_H
#define __KEY_Hvoid Key_Init(void);
uint8_t Key_GetNum(void);
void Key_control(void);
void Initial_Display(void);
void SetPWM(uint16_t value);
void Key_Tick(void);
uint8_t Key_GetState(void);#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Key.h"
#include "sys.h"
#include "AD.h"
#include "PWM.h"
#include "Timer.h"
#include "Encoder.h"int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化Key_Init();			//按键初始化TIM2_PWM_Init();	//定时器2PWM初始化Timer_Init();Encoder_Init();/*OLED显示静态字符*/Initial_Display();while (1){Key_control();			//按键PWM控制}
}//中断服务函数
//每次TIM3溢出时触发中断，调用Key_Tick()进行按键扫描
//清除中断标志，避免重复进入中断
void TIM3_IRQHandler(void)
{if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) == SET){Key_Tick();TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);}
}

实验现象2

问题与解决

一上电程序卡死，原因是Timer3的中断服务函数忘记清除相应的标志位。

总结

旋转编码器和电位器控制LED亮暗的区别
核心逻辑在于旋转编码器时中断服务函数检测旋转方向，更新计数值，而电位器时ADC采样。