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Arduino系列教程之 – PWM的秘密(上)(转)

教程来源:www.lt163.com     点击数:     更新时间:2017-12-23 08:03

原文地址:?p=814

今天是3.8妇女节,我也沾了点光,提前开溜了(公司的mm们都放假了,大家工作没动力啊)。呵呵,在此祝福所有的美女们节日快乐!

前几天在微博上看到了flamingoeda小盆友提到了PWM,毕竟微博只能有一百多字,没法详细的介绍清楚,特此补充一下。

PWM是啥玩意儿?
PWM是“怕玩命”的缩写,英文写法是“Pulse-width modulation”,也有些外行人士把它翻译成“脉冲宽度调制”。Arduino有很多种版本,这篇文章里是以ATmega168为例,有用过其他型号的兄弟请补充。
对于没有听说过PWM的同学,请先参考一下我的另一篇博客Arduino的模拟输入和输出。

PWM是用占空比不同的方波,来模拟“模拟输出”的一种方式。靠,这个太拗口了,简而言之就是电脑只会输出0和1,那么想输出0.5怎么办呢?于是输出01010101….,平均之后的效果就是0.5了。早这么说就了然了嘛。

pwm1.gif (2.33 KB, 下载次数: 172)

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2011-9-23 10:27 上传


PWM有神马作用?
举几个例子说明:
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

如何产生PWM?
Arduino有三种方式可以产生PWM。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。
具体的使用可以看下面的示例代码:

int pin = 8; //0~13


void setup()

{

    pinMode(pin, OUTPUT);

}   


void loop()

{

    analogWrite(pin, 128);

    delay(500);

}

复制代码

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,技术宅请继续看第二种方式:

手动用代码实现PWM

int pin = 38;  //这个可以随意点


void setup()

{

    pinMode(pin, OUTPUT);

}


void loop()

{

  digitalWrite(pin, HIGH);

  delayMicroseconds(100);

  digitalWrite(pin, LOW);

  delayMicroseconds(1000 - 100);

}

复制代码

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,以至于上面这些基本都是废话。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。

那么能不能既调节PWM的频率和周期,又不要占用额外的CPU时间呢?请看第三种方式:

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。

今天先写这些,明天继续…..
本文内容基本都是参考自Arduino官网教程,心急的同学请看英文原版:
 

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