Arduino开发板模拟I/O的使用方法

风筝

Arduino开发板可以输入和输出模拟信号以及数字信号。

模拟信号可以采用任意数值来表示，而数字信号只有两个数值：HIGH和LOW。为了测量模拟信号的值，Arduino开发板内置了模数转换器（ADC）。 ADC将模拟电压转换为数字量。用于获取模拟信号值的函数是analogRead(pin)。该函数可以转换模拟输入引脚上的电压值，并返回相对于参考值的从0到1023的数字值。大多数Arduino的参考电压为5V，Arduino Mini和Nano为7V，Arduino Mega为15V。

Arduino没有内置的数模转换器（DAC），但它可以对数字信号进行脉冲宽度调制（PWM），以实现模拟输出的某些功能。用于输出PWM信号的函数是analogWrite(pin,value)。pin指的是PWM输出的引脚号。value是与信号的占空比成比例的数字。当value = 0时，信号始终关闭。当值= 255时，信号始终打开。在大多数Arduino开发板上，PWM功能可以在引脚3、5、6、9、10和11上使用。大多数引脚上PWM信号的频率约为490 Hz。在Arduino Uno开发板上，引脚5和6的频率约为980Hz。Leonardo的第3和第11引脚也以980Hz的频率运行。

要将模拟输入值（范围从0到1023）映射到PWM输出信号（范围从0到255），您可以使用map(value, fromLow, fromHigh, toLow, toHigh)函数。该函数有五个参数，其中一个是存储模拟值的变量，其他参数分别是0、1023、0和255。

实验1：控制LED的亮度

在本实验中，我们将通过模拟输出引脚上的PWM信号控制LED的亮度

需要的硬件

●    LED指示灯

●   电阻

●    Arduino UNO R3开发板

●    面包板

●    连接导线

接线图

如下图所示，LED连接到Arduino的引脚2。为了改变LED的亮度，程序将改变引脚2的PWM信号输出的占空比。

代码

1. const int pwm = 2 ;                 //initializing pin 2 as ‘pwm’ variable
   
2. void setup()
   
3. {
   
4.      pinMode(pwm,OUTPUT) ;         //Set pin 2 as output
   
5. }
   
6. void loop()
   
7. {
   
8.      analogWrite(pwm,25) ;                  //setting pwm to 25
   
9.      delay(50) ;                         //delay of 50 ms
   
10.      analogWrite(pwm,50) ;         
    
11.      delay(50) ;
    
12.      analogWrite(pwm,75) ;
    
13.      delay(50) ;
    
14.      analogWrite(pwm,100) ;
    
15.      delay(50) ;
    
16.      analogWrite(pwm,125) ;
    
17.      delay(50) ;
    
18.      analogWrite(pwm,150) ;
    
19.      delay(50) ;
    
20.      analogWrite(pwm,175) ;
    
21.      delay(50) ;
    
22.      analogWrite(pwm,200) ;
    
23.      delay(50) ;
    
24.      analogWrite(pwm,225) ;
    
25.      delay(50) ;
    
26.      analogWrite(pwm,250) ;
    
27. }

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实验2：使用电位器控制LED亮度

在本实验中，我们将使用电位器控制LED的亮度。 我们将使用analogRead()函数读取电压，然后使用analogWrite()函数输出PWM信号，其占空比与模拟电压成正比。

需要的硬件

●    电位器

●    LED指示灯

●    电阻

●    Arduino Uno R3开发板

●    面包板

●    连接导线

接线图

如下图所示连接电路。 旋转电位器时，引脚A0上的电压会发生变化。 然后，程序将改变引脚2上PWM信号的占空比，从而改变LED的亮度。

代码

1. const int pwm = 2 ;          //naming pin 2 as ‘pwm’ variable
   
2. const int adc = 0 ;         //naming pin 0 of analog input side as ‘adc’
   
3. void setup()
   
4. {
   
5.      pinMode(pwm,OUTPUT) ;         //setting pin 2 as output
   
6. }
   
7. void loop()
   
8. {
   
9.      int adc  = analogRead(0) ;          //reading analog voltage and storing it in an integer
   
10.      adc = map(adc, 0, 1023, 0, 255);  
    
11. /*
    
12. ----------map funtion------------the above funtion scales the output of adc, which is 10 bit and gives values btw 0 to 1023, in values btw 0 to 255 form analogWrite funtion which only receives  values btw this range
    
13. */
    
14.      analogWrite(pwm,adc) ;
    
15. }

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