arduino analogwrite_Arduino教程入门-PWM在Arduino输出应用详细介绍

PWM是什么呢?简单来说,PWM(Pulse Width Modulation)是一种方波控制信号。方波高电平的宽度在一个周期里的占比被称为占空比(Duty Cycle)。改变PWM的占空比,可以改变输出信号的平均电压,实现模拟电压的输出。PWM有什么作用?
1.通过简单的滤波电路,就可以生成真正的模拟输出量;
2.控制灯光亮度,调节电机转速;请注意这和1不是重复的,因为不需要滤波就可以实现
3.控制舵机角度,这个请参考 Arduino开发板实验三:舵机控制
4.输出信号,例如接喇叭的时候可以发声
Arduino中的PWM怎样实现PWM的频率调节?第一种:用analogWrite(pin, val)命令
其中pin是腿的编号,传说中只能用3,5,6,9,10,11这几条;val是0~255的整数值,对应电压从0到+5V。注意,那几个脚的编号,指的是ATmega168的pin编号,Arduino的板子会用这几个管脚支持更多路的PWM输出,例如我的Arduino Mega168就支持0~13共14个PWM输出。
这种方式产生的方波周期大概是20ms左右(50Hz),不需要占用额外的cpu命令时间。据说99%的同学看到这里就可以下课了。
继续看第二种方式:
手动切换高电平和低电平,再在中间加入delay函数,可以实现自定义频率的PWM:

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手动切换实现自定义频率的pwm


上面这段代码会产生一个PWM=0.1的,周期为1ms的方波(1000Hz),这种方式的优缺点很明显:
1,PWM的比例可以更精确;
2,周期和频率可控制;
3,所有的pin脚都可以输出,不局限于那几个脚;
4,缺点:CPU干不了其他事情了;
好吧,缺点只有一个,却非常致命,但是对于周期比较大的PWM,可以用算法模拟CPU的多任务系统,从而在输出PWM的同时做点兼职。
第三种方式:
使用PWM寄存器
ATmega168有三个时钟,名字分别叫Timer0, Timer1和Timer2。每个时钟都使用了两个寄存器,其中一个是设定值例如128,另一个则从0开始不断递增,到1024之后溢出回到0。那么当两个值相同的时候,Timer就会把某个管脚反相。不同的Timer之间频率是相同的,占空比则根据设置值不同。
占空比有了,那么周期怎么控制呢?有一种叫做时钟控制器的东东,这个控制器可以设置周期为CPU周期的某个倍数,例如1,8,64,256,1024等等,Timer0和Timer1共用一个控制器,Timer2和它们是独立的。
Arduino Uno的芯片ATmega328,晶振频率为16MHz。Timer计数器的频率会在这个基础上除以一个预除数,Timer2可选择的预除数有(1,8,32,64,128,256,1024)。也就是说,如果预除数设为64(默认),计数器计数的频率是16MHz/64 。又因为计数器要数256下才会完成一个PWM周期,所以输出PWM的频率是16MHz/64/256,约等于1000Hz。若果要获得最低的输出频率,预除数要选1024,得到的PWM是61Hz。
总结:通过以上几种形式的介绍,大家是否对PWM在Arduino中的应用有个深入了解呢?如何使用Arduino的Timer时钟功能自定义设置PWM的频率和占空比?如大家有更多需要补充欢迎评论留言,共同探讨。