「初識Arduino - 3」PWM控制LED燈

準備器材：

開發板（Arduino UNO）麵包板1塊麵包板跳線LED燈：1個220Ω電阻：1個電位器：1個（可選）

PWM

脈衝寬度調製（Pulse Width Modulation，PWM），簡稱脈寬調製。是將模擬信號變為脈衝的一種技術（用數字來控制模擬輸出的一種手段）。PWM可以控制LED亮度、控制馬達速度、控制直流電動機的速度等

正弦波、方波、三角波與鋸齒波

Arduino數字引腳給我們提供了5V（高電平）和0V（低電平），輸出是方波信號。我們無法得到0-5V之間的電壓（串聯電阻可以），但是我們可以通過改變信號的開關時間來改變LED亮度（即控制佔空比）

PWM是一種方波控制信號，方波高電平的寬度在一個周期裡的佔比被稱為佔空比（Duty Cycle）。改變PWM的佔空比，可以改變輸出信號的平均電壓，實現模擬電壓的輸出。

在Arduino UNO中，可以看到板上有指明`PWN~`，也就是帶波浪號的3, 5, 6, 9, 10, 11這些數字接口是支持PWM的，我們可以通過analogWrite(pin, value)來設置佔空比，value的取值在0-255之間（255表是100%佔空比，即LED燈最亮）。（值得注意的是，也可以使用digitalWrite和delayMicroseconds來手動重複打開和關閉引腳以達到PWM的效果，這樣就不需要一定接入帶波浪號的PWM接口了，但是這種方法一旦有其他進程幹擾CPU會導致輸出的信號頻率不準）

接線

跟之前一樣，常規的LED接線圖

在Arduino中，我們只需要不斷改變analogWrite的value（0-255），就能改變佔空比進而改變LED燈的亮度，實現呼吸燈的效果

代碼 & 效果

接好線檢查一下，然後打開Arduino IDE敲代碼

int ledPin = 6;void setup() {pinMode(ledPin, OUTPUT);}void loop() { for(int i=0; i<255; i++) { analogWrite(ledPin, i); delay(5); } for(int i=255; i>0; i--) { analogWrite(ledPin, i); delay(5); }}

這邊兩個for循環，是的analogWrite輸出的value從0變到255，再從255變到0，這樣就有呼吸燈的效果（當執行analogWrite後，埠會輸出一個穩定佔空比的方波，直到下一個命令來改變它）。值得注意的是這邊每次analogWrite之後都要有一個短暫的delay（不設置的話看不到效果，LED燈會常亮，設置大呼吸就慢，設置小呼吸就快）

效果如下：

因百家號只能放一個視頻，這邊用照片代

電位器

電位器是可調電阻、可變電阻（VR，Variable Resistor），就是能動態調整電阻阻值大小的一種元器件。電位器有三個針腳，其中兩個（兩邊針腳）是固定的，一個（中間針腳）是滑動可變的。電位器不分正負極，只要將兩邊引腳分別接入正負極，中間接入元器件即可

擴展

我們將接入電位器（接入電位器可能要稍微用一點點力氣將3個針腳壓入），實現使用電位器來控制LED燈的亮度（當然也可以通過電位器改變LED燈的呼吸頻率）

接好線檢查一下，然後打開Arduino IDE敲代碼

// led接入數字針腳int ledPin = 6;// 電位器接入模擬針腳int potPin = A0;// 從電位器讀取到int readValue;// 輸出到led的佔空比的值int ledValue;void setup() {pinMode(ledPin, OUTPUT);}void loop() { // 從電位器讀取模擬信號 readValue = analogRead(potPin); // 等比映射，將位於[0, 1023]之間的readValue映射到[0, 255]. ledValue = map(readValue, 0, 1023, 0, 255); analogWrite(ledPin, ledValue);// delay(1);}

因為analogRead從模擬引腳讀取的值的範圍為0-1023之間，但是analogWrite的模擬值範圍為0-255之間，因此需要用map函數來進行等比映射，將0-1023之間的值映射成0-255之間的值，當然你也可以自己用除法去轉換。

實驗效果如下：