arduino學(xué)習(xí)筆記a4-arduino軟件模擬pwm以及提高軟pwm效率

1、Arduino學(xué)習(xí)筆記A4-Arduino軟件模擬PWM以及進(jìn)步軟PWM效率Arduino軟件模擬PWMU及進(jìn)步軟PW瞰率注:1. 這篇文章斷斷續(xù)續(xù)寫了很久,畫圖技術(shù)也不精,難免錯(cuò)漏,大家湊合看.有問題可以留言.2. 論壇排版把我的代碼縮進(jìn)全弄沒了,大家將代碼粘貼到arduino編譯器,然后按ctrl+T重新格式化代碼格式即可看的舒適.一、什么是PWMPWMPPulseWavelengthModulation脈寬調(diào)制波，通過調(diào)整輸出信號(hào)占空比，從而到達(dá)改變輸出平均電壓的目的。相信Arduino的PWMt家都不陌生，在ArduinoDuemilanove2021中，有6個(gè)8位精度PWII腳，分別

2、是3,5,6,9,10,11腳。我們可以使用analogWrite()控制PWMIP輸出頻率大概在500Hz的左右的PW碉制波。分辨率8位即2的8次方等于256級(jí)精度。但是有時(shí)候我們會(huì)覺得6個(gè)PWMI腳不夠用。比方我們做一個(gè)10路燈調(diào)光，就需要有10個(gè)PWFHP。ArduinoDuemilanove2021有13個(gè)數(shù)字輸出腳，假設(shè)它們都可以PWMH舌，就能滿足條件了。于是本文介紹用軟件模擬PWM二、Arduino軟件模擬PWMArduinoPWM調(diào)壓原理：PWMT好幾種方法。而Arduino因?yàn)殡娫春蛯?shí)現(xiàn)難度限制，一般使用周期恒定，占空比變化的單極性PWM。通過調(diào)整一個(gè)周期里面輸出腳高/低電平

3、的時(shí)間比即是占空比去獲得給一個(gè)用電器不同的平均功率如下列圖，假設(shè)PWN波形周期1mS即1kHz，分辨率1000級(jí)。那么需要一個(gè)信號(hào)時(shí)間精度1ms/1000=1us的信號(hào)源，即1MHz所以說，PWM勺實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)在于需要使用很高頻的信號(hào)源，才能獲得快速與高精度。下面先由一個(gè)簡單的PWM!序開始：constintPWMPin=13;intbright=0;voidsetup()pinMode(PWMPinOUTPUTvoidloop()if(bright+)=255)bright=0;for(inti=0;i<255;i+)if(i<bright)digitalWrite(PWMPinHI

4、GH);delayMicroseconds(30);elsedigitalWrite(PWMPi,nLOW);delayMicroseconds(30);這是一個(gè)軟件PWhMS制ArduinoD13引腳的例子。只需要一塊Arduino即可測試此代碼。程序解析：由for循環(huán)可以看出，完成一個(gè)PW隅期，共循環(huán)255次。假設(shè)bright=100時(shí)候，在第0100次循環(huán)中，i等于1到99均小于bright,于是輸出PWMPiiW電平；然后第100到255次循環(huán)里面，i等于100255大于bright,于是輸出PWMPirn'氐電平。無論輸出上下電平都保持30us。那么說，假設(shè)bright=10

5、0的話，就有100次循環(huán)是高電平，155次循環(huán)是低電平。假設(shè)忽略指令執(zhí)行時(shí)間的話，這次的PW瞰形占空比為100/255,假設(shè)調(diào)整bright的值，就能改變接在D13的LED的亮度。這里設(shè)置了每次for循環(huán)之后，將bright加一，并且當(dāng)bright加到255時(shí)歸0。所以，我們看到的最終效果就是LED漸漸變亮，到頂之后然后突然暗回去重新變亮。這是最本的PWM法，也應(yīng)該是大家想的比較多的想法。然后介紹一個(gè)簡單一點(diǎn)的。思維風(fēng)格完全不同。不過對(duì)于驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED來說，效果與上面的程序一樣。constintPWMPin=13;intbright=0;voidsetup()pinMode(PWMPi,nOU

6、TPU)T;voidloop()digitalWrite(PWMPi,nHIGH);delayMicroseconds(bright*30);digitalWrite(PWMPi,nLOW);delayMicroseconds(255-bright)*30);if(bright+)=255)bright=0;可以看出，這段代碼少了一個(gè)For循環(huán)。它先輸出一個(gè)高電平，然后維持(bright*30)us。然后輸出一個(gè)低電平，維持時(shí)間(255-bright)*30)us。這樣兩次上下就能完成一個(gè)PW倜期。分辨率也是255三、多引腳PWMArduino本身已有PWMI腳并且運(yùn)彳f起來不占CPU時(shí)間，所

7、以軟件模擬一個(gè)引腳的PWMlg全沒有實(shí)用意義。我們軟件模擬的價(jià)值在于：他能將任意的數(shù)字IO口變成PWMI腳。當(dāng)一片Arduino要同時(shí)控制多個(gè)PWM并且沒有其他重任務(wù)的時(shí)候，就要用軟件PWMT。多引腳PWMT一種下面的方式：intbrights14=0;/定義14個(gè)引腳的初始亮度，可以隨意設(shè)置intStartPWMPin=0,EndPWMPin=13;/設(shè)置D0D1刻PWMII腳intPWMResolution=255;/設(shè)置PWM空比分辨率voidsetup()/定義所有IO端輸出for(inti=StartPWMPin;i<=EndPWMPi;ni+)pinMode(i,OUTPU)

8、T;/隨意定義個(gè)初始亮度,便于觀察brightsi=random(0,255);voidloop()/這for循環(huán)是為14盞燈做漸亮的。每次Arduinoloop()循環(huán)，/brights自增一次。直到brights=255時(shí)候，將brights置零重新計(jì)數(shù)。for(inti=StartPWMPin;i<=EndPWMPi;ni+)if(brightsi+)=PWMResolution)brightsi=0;for(inti=0;i<=PWMResolution;i+)/i是計(jì)數(shù)一個(gè)PWMU期for(intj=StartPWMPin;j<=EndPWMP;nj+)/每個(gè)PWM

9、®期均遍歷所有引腳if(i<brightsj)digitalWrite(j,HIGH);delayMicroseconds(2);elsedigitalWrite(j,LOW);delayMicroseconds(2);這個(gè)程序比較簡單，彳!是能演示根本的PWMfo能。我們看100P()段，里面第一個(gè)for循環(huán)是做亮度漸增的，跟上面程序一樣，每次循環(huán)自增，然后到255就置零重來。下面的for循環(huán)是外層循環(huán)組成一個(gè)PW幗期的，每個(gè)周期用255次循環(huán)完成。就是說，PWMH度255級(jí)?？磧?nèi)層for循環(huán)，每個(gè)PWffi期都包含由StartPWMPin至ijEndPWMPi的遍歷。就是說

10、，按照brights數(shù)組里面的元素去設(shè)置每個(gè)引腳的PWMt。由于每個(gè)PWM0期都要遍歷14個(gè)引腳，所以我們使用的delayMicroseconds);延時(shí)要P低到2us左右。每個(gè)PWMU期就是2usx14只腳=28us左右，在加上代碼執(zhí)行時(shí)間誤差。大概與原來的30us接近了。四、進(jìn)步PWM6度由上面可以看出，多引腳PWM勺周期大致為每引腳PW幗期=每引腳斷定后延時(shí)*要PWM勺引腳數(shù)*每周期PW版定次數(shù)(PWM精度)上面的代碼不包括指令執(zhí)行時(shí)間，大概是2usx14x255y7msh個(gè)周期，頻率142Hz。假設(shè)使用ArduinoMega2560這樣的大板，我們或者會(huì)用更多的引腳，比方32個(gè)。周期就變成2usx32x255y16ms一個(gè)周期，頻率就是62Hz了。大概實(shí)驗(yàn)可以看到，假