arduino教程 7 脈衝寬度調製變頻 pwm

7.3 調節電壓變化

7.4 模式輸出（pwm)指令和預設頻率

7.5 pwm頻率

任務1：調光器

任務2：隨機數字與燭光效果

任務3：通過串列埠調整燈光亮度

活動4：使用atoi()轉換字串成數字

脈衝寬度調製或pwm是用於改變脈衝串中的脈衝寬度的常用技術。pwm有許多應用，如控制伺服和速度控制器，限制電機和led的有效功率。

arduino輸出模擬訊號，也就是可變電壓輸出。

電機型號和規格，常見的電機驅動和控制電路

介紹常見的電晶體，以及電晶體電路的基本應用與設計方式

脈衝寬度調製基本上是乙個隨時間變化而變化的方波。基本的pwm訊號如下圖所示。

有很多術語與pwm相關：週期

如圖所示，ton表示導通時間，toff表示訊號的關斷時間。週期是導通和關斷時間的總和，並按照以下公式計算：tto

tal=

ton+

toff

t_=t_+t_

ttotal

=to

n+t

off

占空比占空比用於計算為一段時間的導通時間。使用上面計算的週期，占空比計算為：

d =t

onto

n+to

ff=t

ontt

otal

d=\frac}+t_}=\frac}}

d=ton

+tof

fto

ttot

alt

改變電路中的電壓。

省電又環保的pwm變頻技術

7.4.1 analogwrite()函式

analogwrite()函式將模擬值（pwm波）寫入引腳。它可用於以不同的亮度點亮led或以各種速度驅動電機。在呼叫analogwrite()函式之後，引腳將產生指定占空比的穩定方波，直到下一次呼叫analogwrite()或在相同引腳上呼叫digitalread()或digitalwrite()。大多數引腳上的pwm訊號頻率約為490hz。在uno和類似的板上，引腳5和6的頻率約為980hz。leonardo上的引腳3和11也以980hz執行。

在大多數arduino板上（atmega168或atmega328），此功能在引腳3，5，6，9，10和11上工作。在arduino mega上，它在引腳2-13和44-46上工作。舊的arduino atmega8板僅支援引腳9，10和11上的 analogwrite()。

arduino due支援引腳2至13以及引腳dac0和dac1上的 analogwrite()。與pwm引腳不同，dac0和dac1是數模轉換器，用作真正的模擬輸出。

在呼叫analogwrite()之前，不需要呼叫pinmode()將引腳設定為輸出。

7.4.2 analogwrite()函式語法

analogwrite ( pin , value )
;//value − the duty cycle: between 0 (always off) and 255 (always on).

value - 占空比：0（始終導通）到255（始終關斷）之間。

示例

int ledpin =9;
// led connected to digital pin 9
int analogpin =3;
// potentiometer connected to analog pin 3
int val =0;
// variable to store the read value
void
setup()
void
loop()

例如：

analogwrite(5, 168);

上面的指令將使第5引腳輸出3.3v電壓，因為 168

255×5≈

3.325

5168

×5≈

3.37.5.1 預設頻率

arduino控制板預設採用1khz 和 500hz兩組不同的pwm輸出頻率

7.5.2 改變pwm的輸出頻率

arduino的pwm輸出頻率是由atmega微處理器內部的三個系統定時器：

下面的程式語句將timer1（9、10埠輸出）的pwm頻率調整成31250hz。

void setup()

關於引數的詳細說明以及頻率對照表

實驗說明：利用可變電阻的輸入訊號變化來調整led亮度

實驗材料：

物品數量

led1個

10kω可變電阻

1個

實驗程式

byte potpin = a0;
byte ledpin =11;
int potspeed =0;
byte val =0;
void
setup()
void
loop()

實驗說明：隨機，通過隨機調整接在數字11埠的led亮度，以及隨機持續時間來模擬燭光效果。

隨機指令：

random

byte rnd = random(200); //從0~199之間挑選乙個數字，存入rnd
byte rnd = random(20, 50); //從20~49之間挑選乙個數字，存入rnd

然而，arduino每次挑選的數字並不是那麼隨意，為了提高不重複的比率，在每次執行random()函式之前，先執行randomseed()函式，

實驗程式：

byte ledpin = 11；
void setup() 
void loop()

實驗說明：接收使用者輸入的0~255數值來改變接在11引腳的led亮度。

使用者通過按鍵的輸入值是字串格式，而模擬輸出指令所需要的引數是數字格式。有兩種方法把字元或字串轉換成數字。

比如：arduino收到字串『168\n』

處理第乙個字：pwm = pwm * 10 + （_in - '0')處理第二個字：pwm = pwm * 10 + （_in - '0')處理第三個字：pwm = pwm * 10 + （_in - '0')讀取到字元』\n』，轉換完畢！

由於每次傳遞的數字長度不確定（如：『3』和『168』），為了讓接收端確認一串數字的結尾，在傳送資料的後面加上『\n』字元。

實驗程式：

byte ledpin =11;
void
setup()
void
loop()
_in = serial.
read()
;}if(pwm >
255) pwm =
255;
analogwrite
(ledpin, pwm);}
}

實驗說明

先宣告乙個空字串變數，每次收到的新字元，存入字串變數(data)，以及變數i，每次接收到新的字元，就將它存入字串變數，最後通過atoi()轉換。

實驗程式

byte ledpin =11;
void
setup()
void
loop()
}		data[i]
='\0'
;		pwm =
atoi
(data);if
(pwm >
255) pwm =
255;
serial.
print
("pwm： ");
serial.
println
(pwm)
;analogwrite
(ledpin, pwm);}
}

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