Arduino的PWM功能应用：会呼吸的灯

news2025/3/10 10:50:35

概述

1 认识PWM

1.1 PWM原理

1.2 PWM的应用

1.3 在Arduino中使用PWM

2.硬件

2.1 硬件结构

2.2 线路连接

3 软件

3.1 编译和下载代码

3.2 详细代码

4 测试

4.1 灯的变化测试

4.2 使用逻辑分析仪看波形

概述

本文通过一个简单的案例，介绍Arduino中PWM的应用方法。搭建一个控制LED的电路，然后使用PWM来控制LED的暗亮程度，以加强对PWM功能的理解。还详细介绍PWM相关知识，便于更加详尽的理解PWM在工程实践中的应用。

1 认识PWM

1.1 PWM原理

PWM( Pluse Width Modulation )是方波控制信号。其通过控制高电平在一个周期内的宽度，可以控制输出信号的变化。PWM信号应用中有一个非常重要的概念：占空比（Duty Cycle）。那么什么是占空比呢？

占空比 f = t/T

t: 高电平持续时间

T：周期

1.2 PWM的应用

1) 实现模拟信号输出。其实现方法是：使输出的PWM通过一个滤波电路，将PWM转变成连续的模拟信号

2) 实现直流电机调速，控制步进电机步长，舵机旋转角度等

3）控制LED或者蜂鸣器的引脚电平，使其按照一定的规律工作

1.3 在Arduino中使用PWM

在Arduino板卡中，只有部分引脚可以输出PWM，这些引脚在扩展插槽上有标识符（~）。一个使用PWM功能的案例：

Step - 1: 配置引脚为输出模式

pinMode( pin,OUTPUT);

Step - 2： 改变占空比参数，控制输出信号的高电平时长

analogWrite( pin, para);

上述伪代码中，para为占空比参数，其范围为（0 ~ 255 ），数值越大，占空比越大。在Arduino UNO 板卡中，一个PWM的周期为： 2ms左右

2.硬件

2.1 硬件结构

1） Arduino UNO主控板，实现PWM波功能，用于控制灯的状态

2）led灯珠，指示灯

3）一个500欧姆电阻，限流作用

4）面包板，方便导线连接

5）杜邦线若干，用于连接元器件

2.2 线路连接

建议LED的线路连接方式

LED控制引脚与Arduino主板的线路对应关系

Arduino IO	LED trigger IO	注释
PIN-3	LED负端口

3 软件

3.1 编译和下载代码

3.2 详细代码

/*
Copyright  2024-2029. All rights reserved.
文件名     : breath_led
作者       : tangmingfei2013@126.com
版本       : V1.0
描述       : 呼吸灯
其他       : 无
日志       : 初版V1.0 2024/2/18  
文档路径   ： 
*/
#include <MsTimer2.h>

#define  LEDPIN   3

void setup ()
{
  pinMode(LEDPIN,OUTPUT);
}
 
void loop()
{
  //循环语句，控制PWM亮度的增加
  for (int a=0; a<=255;a++)
  {
    analogWrite(LEDPIN,a);
    delay(5);      //当前亮度级别维持的时间,单位毫秒
  }

  //循环语句，控制PWM亮度减小 
  for (int a=255; a>=0;a--)
  {
    analogWrite(LEDPIN,a);
    delay(5);     //当前亮度的维持的时间,单位毫秒  
  }

  delay(100);//完成一个循环后等待的时间,单位毫秒
}