Arduino 脉冲宽度调制

脉冲宽度调制或PWM是用于改变脉冲串中的脉冲宽度的常用技术。PWM有许多应用,如控制伺服和速度控制器,限制电机和LED的有效功率。

PWM的基本原理

脉冲宽度调制基本上是一个随时间变化而变化的方波。基本的PWM信号如下图所示。

Arduino 脉冲宽度调制

有很多术语与PWM相关:

  • On-Time(导通时间) 

    – 时间信号的持续时间较长。

  • Off-Time(关断时间) 

    – 时间信号的持续时间较短。

  • Period(周期) 

    – 表示为PWM信号的导通时间和关断时间的总和。

  • Duty Cycle(占空比) 

    – 它表示为在PWM信号周期内保持导通的时间信号的百分比。

周期

如图所示,Ton表示导通时间,Toff表示信号的关断时间。周期是导通和关断时间的总和,并按照以下公式计算:

Arduino 脉冲宽度调制

占空比

占空比用于计算为一段时间的导通时间。使用上面计算的周期,占空比计算为:

Arduino 脉冲宽度调制


analogWrite()函数


analogWrite()
函数将模拟值(PWM波)写入引脚。
它可用于以不同的亮度点亮LED或以各种速度驱动电机。在调用
analogWrite()函数之后,引脚将产生指定占空比的稳定方波,直到下一次调用
analogWrite()或在相同引脚上调用digitalRead()或
digitalWrite()。
大多数引脚上的PWM信号频率约为490 Hz。在Uno和类似的板上,引脚5和6的频率约为980Hz。Leonardo上的引脚3和11也以980Hz运行。

在大多数Arduino板上(ATmega168或ATmega328),此功能在引脚3,5,6,9,10和11上工作。在Arduino Mega上,它在引脚2-13和44-46上工作。旧的Arduino ATmega8板仅支持引脚9,10和11上的
analogWrite()


Arduino 脉冲宽度调制


Arduino Due支持引脚2至13以及引脚DAC0和DAC1上的 

analogWrite()与PWM引脚不同,DAC0和DAC1是数模转换器,用作真正的模拟输出。

在调用
analogWrite()之前,不需要调用pinMode()将引脚设置为输出。


analogWrite()函数语法


  analogWrite ( pin , value ) ;

value − the duty cycle: between 0 (always off) and 255 (always on).

value – 占空比:0(始终导通)到255(始终关断)之间。

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() {
 
  pinMode(ledPin, OUTPUT);

// sets the pin as output

  }  void loop() {
   val = analogRead(analogPin);

// read the input pin
    
  analogWrite(ledPin, (val / 4));

// analogRead values go from 0 to 1023, 
       // 
  analogWrite values from 0 to 255

  }