脈沖寬度調(diào)制（PWM）是一種使用開關(guān)數(shù)字信號(hào)來控制傳遞到電子負(fù)載的功率量的技術(shù)。該技術(shù)背后的關(guān)鍵思想是，可以通過改變信號(hào)的占空比來改變數(shù)字信號(hào)的平均DC值，從而改變傳遞給負(fù)載的功率。該方法通常用于控制直流電動(dòng)機(jī)的速度和燈的亮度。開關(guān)電源也基于PWM技術(shù)。在本教程中，我們將討論chipKIT Uno32板的PWM引腳，并通過控制兩個(gè)外部LED的亮度來說明該概念。

PWM

理論

脈寬調(diào)制（PWM）是一種通過能量傳遞能量的方式脈沖而不是連續(xù)變化的信號(hào)。通過增加或減少脈沖寬度（頻率保持不變），可以控制輸出功率。信號(hào)打開的時(shí)間周期的一部分稱為占空比。信號(hào)的平均DC值可以通過改變占空比來改變。占空比可以在0（信號(hào)始終關(guān)閉）到1（信號(hào)一直打開）之間的任何位置。假設(shè)，如果信號(hào)在開啟時(shí)為+5 V，在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)為0 V，則通過更改信號(hào)的占空比，可以模擬0-5 V之間的任何電壓。該方法通常用于控制直流電動(dòng)機(jī)的速度和燈的亮度。 PWM的原理如下圖所示。

PWM

電路設(shè)置

在chipKIT Uno32板上，可以將I/O引腳3、5、6、9和10配置為提供PWM輸出。我們將兩個(gè)LED（紅色和綠色）連接到PWM引腳3和5，并通過改變驅(qū)動(dòng)這些LED的PWM信號(hào)的占空比來控制它們的亮度。兩個(gè)100電阻用于限制通過LED的電流。

電路設(shè)置

在面包板上的實(shí)際設(shè)置

寫草圖

可以使用 analogWrite生成Arduino平臺(tái)中的PWM信號(hào)（）命令。在括號(hào)內(nèi)，您可以指定引腳號(hào)和所需的占空比（0-255）。占空比“ 0”表示始終關(guān)閉，“ 255”表示始終打開。調(diào)用 analogWrite（）時(shí)，將在指定的PWM引腳上生成具有指定占空比的穩(wěn)定方波。下圖使用變化的占空比PWM信號(hào)來控制傳遞到兩個(gè)LED的輸出功率。兩個(gè)LED交替淡入和淡出，這意味著當(dāng)一個(gè)LED處于峰值強(qiáng)度時(shí)，另一個(gè)LED變暗，反之亦然。

int redLED = 3; // Red LED is connected to pin 3

int greenLED = 5; // Green LED is connected to pin 5

int redCount = 255; // Initial PWM values， RED is full

int greenCount = 1; // Green is dim

int i = 0;

void setup（）

{

pinMode（redLED， OUTPUT）;

pinMode（greenLED， OUTPUT）;

}

void loop（）

{

if （i 《 255） // First phase

{

redCount = redCount-1; // Red down

greenCount = greenCount+1; // Green up

}

else if （i 《 509） // Second phase

{

redCount = redCount+1; // Red up

greenCount = greenCount-1; // Green down

}

else // Re-set

{

i = 0;

}

i += 1;

analogWrite（redLED， redCount）; // Write current values to LED pins

analogWrite（greenLED， greenCount）;

delay（10）; // Pause for 10 millisecond

}

輸出

在程序中的職責(zé)周期以1為步長從1更改為255。首先，紅色LED由占空比為255的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)，這意味著它將完全打開。驅(qū)動(dòng)綠色LED的PWM信號(hào)的占空比為1，這意味著其強(qiáng)度最小。在每10 ms中，驅(qū)動(dòng)紅色LED的PWM信號(hào)的占空比減小1，而綠色LED的占空比則增大1。大約2550 ms之后，亮度條件反轉(zhuǎn)，并且綠色LED完全點(diǎn)亮。重復(fù)此操作以交替產(chǎn)生淡入和淡出效果。

淡入和淡出

紅色LED處于最大強(qiáng)度，而綠色則變暗了

綠色處于最大強(qiáng)度而紅色卻變淡

LED的工作電流非常低，因此，可以直接通過UNO32板的PWM輸出驅(qū)動(dòng)它們。對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)控制，需要一個(gè)外部電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路（例如H橋），該電路基本上將從微控制器引腳發(fā)出的低電流PWM信號(hào)放大為能夠提供足夠電流來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的高電流PWM信號(hào)。
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