简介这份资源面向嵌入式初学者与电子爱好者提供基于STM32F103C8T6的220V调光完整方案涵盖PWM亮度调节、遥控解码与Flash掉电记忆三大功能。程序通过配置PWM频率与占空比实现细腻调光利用GPIO捕获红外或射频遥控脉冲并软件解码同时借助内部Flash保存上次亮度重新上电自动恢复。压缩包共182个文件约3.76MB以c与h源码、o与d编译中间文件、crf交叉引用及Keil工程文件为主另附hex烧录文件、原理图PDF与批处理脚本便于直接编译验证与硬件对照。已有2110人学习下载适合希望打通硬件连接、软件实现与调光逻辑的学习者参考借鉴。1. 从一块最小系统板到一盏能调光的灯这个项目到底在做什么手头这块 STM32F103C8T6 最小系统板很多人第一次点亮 LED 之后就卡住了——点灯容易可要让它去驱动一盏 220V 的灯还要能用遥控器调亮度中间隔着的不是几行代码而是一整套强电与弱电的隔离设计、PWM 时序、红外解码状态机。这个项目就是把这套链路完整走通的一份工程STM32 输出 PWM 波经光耦隔离后驱动双向可控硅在交流电过零点之后按相位角切波实现 220V 白炽灯或可调光 LED 的亮度调节同时板子上接一路红外接收头解出 NEC 协议的遥控码把「开/关」「亮一点/暗一点」映射成 PWM 占空比的增减。它适合两类人一类是刚学完定时器、想找个真实负载练手的嵌入式新手另一类是手上有个调光需求、想直接拿一份能跑的参考工程改吧改吧就用的人。下面我按「这东西怎么搭起来 → 怎么跑起来 → 怎么改成自己的」这个顺序拆。2. 硬件链路与工程结构强电侧和弱电侧是怎么隔开的2.1 从 MCU 引脚到灯泡的完整信号路径调光这件事核心不是「输出一个 PWM」这么简单。STM32 的 IO 只能出 3.3V、几毫安的信号而负载侧是 220V 交流两者之间必须做电气隔离否则一次击穿就是整块板子连带调试电脑一起报废。这个项目的信号链路是这样的STM32 PA0 (TIM2_CH1) → 限流电阻 → 光耦如 MOC3021 类可控硅驱动光耦 → 双向可控硅门极 → 负载回路220V 灯 可控硅主端子同时还有一路同步信号220V 交流 → 降压电阻 光耦过零检测→ STM32 PB0 (EXTI 外部中断)过零检测是相位调光的命门。交流电每 10ms50Hz过一次零点可控硅一旦导通要等到下一个过零点才会自然关断。所以调光的做法是每次检测到过零启动一个延时计时延时越长导通角越小灯越暗延时越短导通角越大灯越亮。这个延时值就是我们要调的那个「亮度」。红外接收头常见 38kHz 一体化的那种输出接在比如 PA1用外部中断或者定时器输入捕获来测脉宽解 NEC 协议。提示强电部分务必用隔离变压器或至少串一个灯泡做限流再调试第一次上电不要直接接市电负载。2.2 工程目录与模块划分一份能二次开发的工程目录不该是一坨 main.c。按这个项目的功能合理的组织大概是这样Project/ ├── Core/ │ ├── Src/ │ │ ├── main.c // 初始化 主循环 │ │ ├── stm32f1xx_it.c // 中断服务过零 EXTI、红外 EXTI │ │ └── tim.c // TIM2 PWM、TIM3 延时基准 │ └── Inc/ ├── Drivers/ │ ├── CMSIS/ │ └── STM32F1xx_HAL_Driver/ ├── App/ │ ├── dimmer.c / dimmer.h // 相位调光核心过零回调 延时触发 │ ├── ir_nec.c / ir_nec.h // NEC 红外解码状态机 │ └── remote.c / remote.h // 遥控码 → 亮度指令的映射 └── MDK-ARM/ 或 STM32CubeIDE/把调光和红外拆成独立模块好处是改遥控器不用碰调光逻辑换负载类型也不用动解码。dimmer.c对外只暴露一个Dimmer_SetLevel(uint8_t level)内部自己管过零同步和触发延时ir_nec.c解出一帧 32 位码后通过回调把addr和cmd抛给remote.c。这种分层在后期加「记忆上次亮度」「多档位预设」时特别省事。2.3 定时器资源分配F103C8T6 的定时器够用但要分清楚谁干什么定时器用途关键配置TIM2输出 PWM备用/辅助调光或指示灯72MHz / 分频1kHz 左右TIM3过零后的延时计时单脉冲模式1us 计数精度ARR 动态写入TIM4红外脉宽测量输入捕获1us 分辨率相位调光真正用的是 TIM3 的单脉冲模式过零中断里根据当前亮度算出延时 ticks写进 ARR启动计数计满产生更新中断在中断里给可控硅一个短触发脉冲几十微秒然后关掉。TIM2 的 PWM 在这里更多是给「不需要相位切割」的场景或者做呼吸灯指示用别把它和相位调光混为一谈——这是新手最容易搞混的地方。3. 核心代码拆解过零同步、相位触发与 NEC 解码3.1 过零中断与延时触发过零检测脚每 10ms 触发一次下降沿或上升沿取决于光耦接法中断里做两件事记录周期、启动延时。核心逻辑// dimmer.c volatile uint8_t g_level 50; // 0~100亮度百分比 volatile uint16_t g_half_period 10000; // 半周期 us50Hz 约 10000us // 过零外部中断回调HAL 里是 HAL_GPIO_EXTI_Callback void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t pin) { if (pin ZERO_CROSS_PIN) { // 亮度 0 表示全暗直接不触发 if (g_level 0) return; // 亮度越大延时越短level100 → 延时接近 0 uint32_t delay_us (uint32_t)(g_half_period - 200) * (100 - g_level) / 100; __HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(htim3, delay_us - 1); __HAL_TIM_SET_COUNTER(htim3, 0); HAL_TIM_OnePulse_Start_IT(htim3, TIM_CHANNEL_1); } } // TIM3 单脉冲计满中断给可控硅一个短触发脉冲 void HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { if (htim-Instance TIM3) { TRI_PULSE_HIGH(); // 拉高门极驱动 for (volatile int i 0; i 30; i); // 约 30us 触发脉宽 TRI_PULSE_LOW(); HAL_TIM_OnePulse_Stop_IT(htim3, TIM_CHANNEL_1); } }逻辑说明g_half_period是实测的半周期用固定 10000 只是初值实际工程里应该在过零中断里用两次中断的时间差动态更新这样电网频率漂移时不会偏。delay_us里减掉 200us 是给触发脉冲和光耦响应留的余量否则亮度拉满时可能触发在过零点之前可控硅根本来不及导通。TRI_PULSE_HIGH/LOW是门极驱动的宏具体电平取决于你用的光耦是共阳还是共阴接法。参数怎么改g_level的范围 0~100 直接对应亮度百分比但真实灯具在低亮度段往往非线性10% 和 20% 看起来差不多所以实际产品里会做一张 gamma 校正表把线性百分比映射成非线性延时。这个项目里可以先线性跑通再在Dimmer_SetLevel里加查表。3.2 NEC 红外解码状态机红外接收头空闲时输出高电平收到载波时拉低。NEC 协议一帧是9ms 低 4.5ms 高作为引导码然后 32 位数据每位用「560us 低 高电平长度」区分 0 和 10 是 560us 高1 是 1.69ms 高。用外部中断在下降沿记录时间戳比输入捕获更省事// ir_nec.c volatile uint32_t last_edge_us 0; volatile uint8_t bit_cnt 0; volatile uint32_t ir_code 0; volatile uint8_t ir_ready 0; void IR_EXTI_Handler(void) // 下降沿触发 { uint32_t now TIM4-CNT; // 1us 计数 uint32_t dt now - last_edge_us; // 与上一个下降沿的间隔 last_edge_us now; if (dt 8000 dt 10000) { // 9ms 引导码 bit_cnt 0; ir_code 0; return; } if (bit_cnt 32) return; // 下降沿之间的间隔约 1.12ms 为 0约 2.25ms 为 1 ir_code 1; if (dt 1500) ir_code | 1; bit_cnt; if (bit_cnt 32) { ir_ready 1; // 主循环里处理 } }逻辑说明这里用「相邻下降沿间隔」判位是因为 NEC 每一位都以 560us 低电平开头两个下降沿之间的距离正好是「560us 高电平长度」0 约 1.12ms1 约 2.25ms阈值取 1.5ms 很稳。ir_code拼完 32 位后低 8 位是命令、次低 8 位是命令反码可以用来校验。主循环里检测ir_ready校验反码通过后再交给remote.c映射。参数怎么改不同遥控器的引导码和位宽略有差异如果解不出来先把dt打印出来看实际值再调阈值。TIM4 要配成 1us 计数、自由运行别开中断只读 CNT。3.3 遥控指令到亮度的映射// remote.c void Remote_OnKey(uint8_t cmd) { switch (cmd) { case KEY_POWER: g_level (g_level 0) ? 50 : 0; // 开关切换 break; case KEY_UP: if (g_level 100) g_level 10; // 每次加 10% break; case KEY_DOWN: if (g_level 0) g_level - 10; break; default: break; } Dimmer_SetLevel(g_level); }这段没什么玄学关键是g_level的修改要原子——如果主循环在改、过零中断在读8 位变量在 Cortex-M3 上是单指令读写问题不大但如果你扩成 16 位或者加了结构体就得关中断保护一下。血泪经验早期我把亮度存成uint16_t还带小数结果偶尔闪一下查了半天是中断里读到了半更新的值。4. 编译、烧录与上电调试从工程到一盏会变的灯4.1 工具链与编译工程一般给的是 Keil MDK 或者 STM32CubeIDE 两种。以 CubeIDE 为例导入后先确认三件事芯片型号选 STM32F103C8Tx、时钟树配到 72MHzHSE 8MHz 倍频、调试接口选 SWD。编译前检查stm32f1xx_hal_conf.h里HAL_TIM_MODULE_ENABLED、HAL_GPIO_MODULE_ENABLED都开着。# 命令行方式若工程带 Makefile make clean make -j4 # 产物在 build/ 下.bin 或 .hex烧录用 ST-Linkst-flash write build/Project.bin 0x8000000注意烧录时强电侧必须断电只给 MCU 供 3.3V确认程序跑起来、串口有输出之后再接负载。4.2 分阶段上电验证不要一上来就接 220V。按这个顺序走第一步只给 MCU 供电用示波器看 PA0 有没有 PWM、PB0 过零脚在接交流时有没有 10ms 方波。第二步接一个低压交流源比如 12V AC和对应可控硅看灯泡能不能随g_level变化。第三步才上 220V并且串一个 40W 白炽灯做限流。调试时把g_level固定成几个值0、25、50、75、100用示波器看可控硅门极触发脉冲相对过零点的位置确认延时随亮度单调变化。如果亮度反了调大反而变暗说明delay_us公式里的(100 - g_level)方向搞反了或者你的过零检测是上升沿触发相位差了 180 度。4.3 红外联调红外部分单独验证先不接调光只在ir_ready置位时通过串口打印ir_code。拿遥控器对着接收头按看打印的码是否稳定。如果时有时无多半是接收头供电滤波不够并一个 100nF 电容到地如果码值每次都不同检查 TIM4 的计数是否溢出回绕——now - last_edge_us用无符号减法本身能处理回绕但前提是两次边沿间隔小于 65536usNEC 一帧最长也就几十毫秒没问题。5. 避坑与常见问题那些让我返工的细节5.1 灯闪、抖动、低亮度段跳变现象亮度调到 20% 以下时灯明显闪烁中间档位反而稳。原因低亮度对应长延时延时接近半周期末端此时电网电压已经很低可控硅触发电流不足或者触发脉冲太窄没维持住。解决把触发脉冲从 30us 加到 50~100us并在低亮度段做最小导通角限制低于某个值直接判为关断别硬调。5.2 过零检测丢脉冲导致亮度乱跳现象偶尔一整拍不触发灯暗一下又恢复。原因过零光耦的输出脉宽很窄几百微秒如果 EXTI 中断被其他高优先级中断比如红外解码里的长临界区挡住就漏了。解决过零 EXTI 优先级设成最高红外解码里不要关中断太久或者改用定时器输入捕获硬件锁存不会丢。5.3 红外解码和调光互相干扰现象一按遥控器灯就抖。原因红外中断里做了太多事或者ir_ready处理放在主循环里但主循环被调光的忙等阻塞。解决中断里只记录时间戳和拼码映射和Dimmer_SetLevel全放主循环调光触发用硬件单脉冲不要用for循环忙等延时。5.4 上电瞬间灯闪一下现象每次上电灯泡先全亮一下再进入设定亮度。原因可控硅门极在上电时被误触发或者 GPIO 初始化前引脚处于浮空、被干扰拉高。解决GPIO 初始化第一步就把触发脚配成推挽输出并拉低硬件上门极加下拉电阻软件上电后先等两个过零周期再允许触发。5.5 换不同灯具后调光范围不对现象白炽灯能调换成某款可调光 LED 后低端直接熄灭或闪烁。原因LED 驱动内部有电容和恒流电路对相位切割的响应和白炽灯完全不同需要的维持电流和触发方式不一样。解决这类负载要选支持前切/后切的驱动器软件上把最小导通角抬高必要时改成后沿切割需要不同的驱动电路不是改代码能解决的。6. 二次开发把这份工程改成你自己的调光产品拿到这份工程最值钱的不是那几行 PWM 代码而是「过零同步 单脉冲触发 中断分层」这套骨架。要改成自己的东西我一般按这个顺序动先换输入方式。如果不用红外改成按键或者串口指令只需要在remote.c这一层替换Dimmer_SetLevel接口不动。加一个旋转编码器做无级调光也是在这一层接。再换调光曲线。线性百分比在真实灯具上体验很差加一张 256 项的 gamma 表// 预生成gamma 2.2 校正输入 0~100输出 0~100 的非线性映射 const uint8_t gamma_table[101] { 0, 0, 1, 2, 4, 6, ... , 100 }; void Dimmer_SetLevel(uint8_t level) { if (level 100) level 100; g_level gamma_table[level]; // 存校正后的值给中断用 }这张表用 Python 的int((i/100)**2.2*100)生成就行粘进头文件。改完之后低亮度段会顺滑很多这是提升手感最划算的一步。然后是加状态记忆。把当前亮度写进 Flash 的最后一页F103C8T6 有 64KB Flash最后 1KB 拿来存参数上电读回来。注意写 Flash 要关中断、按页擦除别在过零中断里写。最后是保护逻辑。加一个 NTC 测板温超过阈值自动降亮度或关断加一个保险丝状态检测如果有。这些都属于「产品化」而不是「Demo 化」的改动接口都挂在主循环里不影响中断时序。验证方法很朴素改完任何一处先用示波器看触发脉冲相对过零点的位置有没有跑偏再上负载看全亮度范围有没有闪、有没有跳变最后连续开关机 50 次看会不会上电误触发。我吃过一次亏——改 gamma 表时把g_level的类型从uint8_t改成了uint16_t忘了中断里读的是非原子变量结果高亮度段偶尔闪查了两天才定位到。从那以后我每次动中断共享变量都强制走一遍「关中断读写 示波器复测」的流程再也不敢图省事。希望这份拆解能帮你少走点弯路。本文还有配套的精品资源点击获取