### 模拟PWM输出控制LED亮度的10个级别
#### 一、PWM技术简介
PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）是一种通过调节脉冲信号的宽度来控制平均输出功率的技术。在电子设备中，尤其是在需要调节亮度、速度等参数的应用场合，PWM技术被广泛应用。例如，在本案例中，我们将使用51单片机来模拟PWM输出，以控制LED灯在10个不同的亮度级别之间变化。
#### 二、原理与实现
##### 2.1 PWM基本原理
- **频率与占空比**：PWM信号由一系列频率固定、宽度可变的脉冲组成。其中，频率决定了PWM信号的基本周期，而占空比是指在一个周期内脉冲高电平所占的比例。
- **亮度控制**：对于LED而言，可以通过调节PWM信号的占空比来改变LED的亮度。占空比越大，LED的亮度越高；反之则越低。
##### 2.2 占空比与亮度的关系
- **示例说明**：假设将一个周期分为10个时间等份，则不同占空比对应的不同亮度级别如下所示：
- 占空比9:1（90%低电平，10%高电平），亮度较暗；
- 占空比10:0（100%高电平），此时LED熄灭；
- 占空比5:5（50%高电平），为中间亮度；
- 占空比1:9（10%低电平，90%高电平），亮度较高；
- 占空比0:10（100%低电平），亮度最高。
##### 2.3 实际应用
- **电视屏幕墙**：每一像素包含红、绿、蓝三种颜色的LED，每种颜色的LED都能实现数百至数万级的亮度调节，从而实现真彩色显示。
- **手机背光灯**：若支持亮度调节功能，通常也是通过PWM控制实现的。
- **城市彩灯**：许多现代城市的彩灯使用LED，通过PWM技术进行亮度调节。
#### 三、实例分析
##### 3.1 硬件配置
- **定时器2配置**：本例程中，定时器2的溢出时间为1/1200秒，每10次脉冲输出一次120Hz的频率。这种频率选择的原因在于，当频率低于60Hz时，人眼会感觉到明显的闪烁现象，而在120Hz时，人眼几乎感觉不到闪烁，仅能看到亮度的变化。
- **亮度级别**：通过改变1/120秒周期内的高电平和低电平的占比，可以控制LED灯在10个级别的亮度之间变化。
##### 3.2 软件实现
- **程序结构**：程序主要包括主函数`main()`和定时器2中断服务程序`timer2()`。
- **变量定义**：
- `uchar scale;`：用于保存占空比的输出时间份额，总共10份。
- `static uchar tt;`：用来保存当前时间在一秒中的比例位置。
- **程序逻辑**：
- 在`main()`中，通过定时增加`scale`的值来改变占空比，从而实现亮度的自动变化。
- 在`timer2()`中，根据`scale`的值来确定何时输出低电平或高电平，以达到控制亮度的目的。
#### 四、拓展思考
##### 4.1 双定时器驱动方法
- 使用两个定时器，一个负责输出占空比，另一个负责输出频率。这种方法可以减少中断次数，减轻对主程序的影响。
- 例如，一个定时器可以设置为较低的频率，用于控制占空比；另一个定时器设置为较高的频率，用于产生PWM信号的基本频率。
##### 4.2 进一步优化
- 除了使用双定时器之外，还可以考虑其他方法来提高效率和减少资源消耗，如使用硬件PWM模块（如果单片机支持的话）或优化软件算法等。
- 同时，也可以尝试改变PWM信号的频率，以找到更适合应用场景的最佳值。
通过模拟PWM输出控制LED亮度不仅能够实现亮度的精确调节，还能帮助理解和掌握PWM技术的基本原理及其在实际项目中的应用。
