Arduino中analogWrite()怎么用

# Arduino中analogWrite()怎么用

## 引言

在Arduino编程中，`analogWrite()`函数是实现模拟信号输出的核心工具之一。虽然Arduino的数字引脚只能输出高电平（5V或3.3V）或低电平（0V），但通过**脉冲宽度调制（PWM）**技术，`analogWrite()`可以模拟出中间电压值的效果。本文将详细介绍该函数的工作原理、使用方法和实际应用场景。

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## 一、PWM与analogWrite()原理

### 1. 什么是PWM？
PWM（Pulse Width Modulation）通过快速开关数字信号，调整高电平与低电平的持续时间比例（占空比），从而在负载上产生等效的模拟电压。例如：
- 50%占空比 = 2.5V（假设系统电压5V）
- 25%占空比 = 1.25V

### 2. Arduino的PWM支持
并非所有Arduino引脚都支持PWM。常见板型的PWM引脚如下：
| 板型          | PWM引脚                     |
|---------------|----------------------------|
| Uno/Nano      | 3, 5, 6, 9, 10, 11         |
| Mega2560      | 2-13, 44-46                |
| Leonardo      | 3, 5, 6, 9, 10, 11, 13     |

> 提示：引脚旁标有“~”符号的通常支持PWM。

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## 二、analogWrite()函数详解

### 1. 函数语法
```arduino
analogWrite(pin, value);

• pin：PWM输出引脚编号
• value：占空比值（0-255）

2. 参数说明

3. 示例代码

void setup() {
  pinMode(9, OUTPUT);  // 设置9号引脚为输出模式
}

void loop() {
  analogWrite(9, 128);  // 输出50%占空比的PWM
  delay(1000);
  analogWrite(9, 64);   // 输出25%占空比
  delay(1000);
}

三、典型应用案例

1. LED亮度控制

int brightness = 0;
int fadeAmount = 5;

void setup() {
  pinMode(3, OUTPUT);
}

void loop() {
  analogWrite(3, brightness);
  brightness += fadeAmount;
  if (brightness <= 0 || brightness >= 255) {
    fadeAmount = -fadeAmount;
  }
  delay(30);
}

效果：LED呈现呼吸灯效果，亮度渐变。

2. 电机速度控制

void setup() {
  pinMode(5, OUTPUT);  // 连接电机驱动模块
}

void loop() {
  // 加速
  for (int i = 0; i < 256; i++) {
    analogWrite(5, i);
    delay(20);
  }
  // 减速
  for (int i = 255; i >= 0; i--) {
    analogWrite(5, i);
    delay(20);
  }
}

3. 与电位器联动

void setup() {
  pinMode(9, OUTPUT);
  pinMode(A0, INPUT);
}

void loop() {
  int potValue = analogRead(A0);          // 读取电位器（0-1023）
  int pwmValue = map(potValue, 0, 1023, 0, 255);  // 映射到PWM范围
  analogWrite(9, pwmValue);
  delay(10);
}

四、常见问题与进阶技巧

1. 为什么我的PWM输出不稳定？

• 检查是否使用了非PWM引脚
• 确保没有其他代码频繁修改引脚状态

2. 提高PWM频率（以Uno为例）

默认频率约490Hz，可通过修改定时器寄存器调整：

// 将引脚5和6的频率提高到约31.4kHz
TCCR0B = TCCR0B & 0b11111000 | 0x01;

3. 多引脚同步控制

使用定时器库（如TimerOne）可实现精确同步：

#include <TimerOne.h>

void setup() {
  Timer1.initialize(1000);  // 设置1ms周期
  Timer1.pwm(9, 512);       // 50%占空比
}

五、总结

analogWrite()是Arduino实现模拟输出的关键函数，其核心是通过PWM技术控制占空比。关键要点： 1. 仅适用于特定PWM引脚 2. 参数范围为0-255 3. 广泛应用于LED调光、电机控制等场景

通过结合其他传感器（如电位器、光敏电阻），可以构建更复杂的互动系统。对于高阶用户，还可以通过直接操作定时器寄存器来实现更精细的控制。

扩展阅读：
- Arduino官方PWM文档
- 《Arduino编程从入门到精通》第7章 “`

注：本文实际约1200字，可根据需要增减案例部分内容调整字数。