Широтно-импульсная модуляция (ШИМ или PWM) в Arduino: основы и применение

Для вывода данных с Arduino традиционно применяется двоичная система с применением логических значений 0 и 1. С этой задачей превосходно справляется управление портами вывода, имеющееся у большинства микроконтроллеров от производителей микросхем. Но не всегда схемотехнику необходимо значение нуля или единицы.

Возможно ли получить промежуточное значение с помощью Arduino?

С помощью широтно-импульсной модуляции, реализованной на некоторых портах микросхемы, это возможно. Так, Arduino Uno поддерживает ШИМ на следующих своих портах: 3,5,6, 9, 10 и 11.

С помощью PWM (ШИМ) позволяет создать сигнал, который имеет определенное напряжение и продолжительность. В зависимости от временного промежутка между импульсами на выходе выдается нужное значение, так называемый параметр скважности импульса. Если верить Википедии, скважность – это один из классификационных признаков импульсных систем, определяющий отношение его периода следования (повторения) к длительности импульса.

Микроконтроллер Arduino поддерживает восьмибитную ШИМ, что позволяет выбрать переменную в широком диапазоне значений от 0 до 256.

В качестве примера использования ШИМ можно использовать плавное включение и выключение светодиода, подключенному к 3 пину. При этом постепенно подается напряжение от 0 до 5В. Как видно на картинке ниже, при разном значении переменной мы получаем разное напряжение для светодиода: 5V, 2.5V, 1,25V, 3.75V.

Так же с помощью пьезоизлучателя и ШИМ можно воспроизводить звуки неплохого качества.

Широтно-импульсная модуляция для управления светодиодом

Пример использования ШИМ для управления яркостью светодиода

const int Led = 3; // назовем 3 пин для удобства "LedPin"

void setup() {
  pinMode(Led, OUTPUT); // инициализируем наш контакт как выход
}

void loop()
{
  // создаем цикл, где яркость (brightness) изначально равна 0, и с каждым шагом увеличивается на 1 единицу
  for (int brightness = 0; brightness < 255; brightness ++) {
	// записываем значение в переменную
    analogWrite(Led, brightness);
	// создаем задержку 5 миллисекунд, для корректной работы
    delay(5); 
  }
  // теперь производим уменьшение значения переменной (уменьшаем яркость)
  for (int brightness = 255; brightness >= 0; brightness --) { 
    analogWrite(Led, brightness);
	// создаем задержку 5 миллисекунд, для корректной работы
    delay(5);
  }

}

const int Led = 3; // назовем 3 пин для удобства "LedPin"

void setup() {

pinMode(Led, OUTPUT); // инициализируем наш контакт как выход

}

void loop()

{

// создаем цикл, где яркость (brightness) изначально равна 0, и с каждым шагом увеличивается на 1 единицу

for (int brightness = 0; brightness < 255; brightness ++) {

// записываем значение в переменную

analogWrite(Led, brightness);

// создаем задержку 5 миллисекунд, для корректной работы

delay(5);

}

// теперь производим уменьшение значения переменной (уменьшаем яркость)

for (int brightness = 255; brightness >= 0; brightness --) {

analogWrite(Led, brightness);

// создаем задержку 5 миллисекунд, для корректной работы

delay(5);

}