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arduino学习笔记7 - PWM控制LED实验 PWM讲解
17:34:05　　
本次实验通过PWM来控制一盏LED灯，让它慢慢变亮再慢慢变暗，如此循环。下面是接线图：
ARDUINO 代码复制
/*作者：元件：控制板,led,导线,面包板用途： 本次实验演示如何通过analogWrite()命令使连接9号端口的LED灯亮度逐渐变化&&*/int brightness = 0;& & //定义整数型变量brightness与其初始值，此变量用来表示LED的亮度。int fadeAmount = 5;& & //定义整数型变量fadeAmount，此变量用来做亮度变化的增减量。void setup()&&{&&pinMode(9, OUTPUT);// 设置9号口为输出端口:}void loop()&&{&&analogWrite(9, brightness);//把brightness的值写入9号端口&&brightness = brightness + fadeA//改变brightness值，使亮度在下一次循环发生改变&&if (brightness == 0 || brightness == 255) {& & fadeAmount = -fadeA //在亮度最高与最低时进行翻转&&}&&delay(30); //延时30毫秒& && && && && && && &&&}
analogWrite()
其作用是给端口写入一个模拟值(PWM波)。可以用来控制LED灯的亮度变化，或者以不同的速度驱动马达。当执行analogWrite()命令后，端口会输出一个稳定的占空比的方波。除非有下一个命令来改变它。PWM信号的频率大约为490Hz.
在使用ATmega168与ATmega328的arduino控制板上，其工作在3,5,6,9,10,11端口。Arduino Mega控制板，可以工作于2-13号端口。在更古老的基于ATmega8的arduino控制板上，analogWrite()命令只能工作于9,10,11号端口。在使用analogWrite()命令前，可以不使用pinMode()命令把端口定义为输出端口，当然如果定义了更好，这样利于程序语言规范。
analogWrite(pin, value)
pin:写入的端口
value:占空比:在0-255之间。
注释与已知问题
当PWM输出与5,6号端口的时候，会产生比预期更高的占空比。原因是PWM输出所使用的内部时钟，millis()与delay()两函数也在使用。所以要注意使用5,6号端口时，空占比要设置的稍微低一些，或者会产生5,6号端口无法输出完全关闭的信号。
PWM（Pulse-width modulation）脉宽调制
PWM是使用数字手段来控制模拟输出的一种手段。使用数字控制产生占空比不同的方波（一个不停在开与关之间切换的信号)来控制模拟输出。额~~这个说的太专业了，还是说的通俗点。
以本次实验来看，端口的输入电压只有两个0V与5V。如我我想要3V的输出电压怎么办。。。有同学说串联电阻，对滴，这个方法是正确滴。但是如果我想1V,3V,3.5V等等之间来回变动怎么办呢？不可能不停地切换电阻吧。这种情况下。。。就需要使用PWM了。他是怎么控制的呢，对于arduino的数字端口电压输出只有LOW与HIGH两个开关，对应的就是0V与5V的电压输出，咱本把LOW定义为0，HIGH定义为1.一秒内让arduino输出500个0或者1的信号。如果这500个全部为1，那就是完整的5V，如果全部为0，那就是0V。如果这样输出，刚好一半一半，输出端口就感觉是2.5V的电压输出了。这个和咱们放映电影是一个道理，咱们所看的电影并不是完全连续的，它其实是每秒输出25张图片，在这种情况下人的肉眼是分辨不出来的，看上去就是连续的了。PWM也是同样的道理，如果想要不同的电压，就控制0与1的输出比例控制就ok~当然。。。这和真实的连续输出还是有差别的，单位时间内输出的0,1信号越多，控制的就越精确。
在下图中，绿线之间代表一个周期，其值也是PWM频率的倒数。换句话说，如果arduino PWM的频率是500Hz，那么两绿线之间的周期就是2毫秒。 analogWrite() 命令中可以操控的范围为0-255， analogWrite(255)表示100%占空比（常开）， analogWrite(127)占空比大约为50%（一半的时间）。
传统方法实现PWM
除了使用analogWrite()命令实现PWM，还可以通过传统方法来控制电平的开关时间来设置。
请看如下代码ARDUINO 代码复制
void setup(){&&pinMode(13, OUTPUT);//设定13号端口为输出}void loop(){&&digitalWrite(13, HIGH);&&delayMicroseconds(100); // 大约10%占空比的1KHz方波&&digitalWrite(13, LOW);&&delayMicroseconds(900);}
这种方法的的优点是他可以使用任意数字端口做输出端口。而且可以自己随意设定占空比与频率。一个主要的缺点是任何中断都会影响时钟，这样就会导致很大的抖动，除非你禁用中断。第二个却就是CPU在处理输出的时候，就无法做其他事情了。
上面的代码用到了一个新的命令
delayMicroseconds()
其作用是产生一个延时，计量单位是微秒，1000微秒=1毫秒。目前delayMicroseconds()最大值为16383。如果值大于1000，推荐使用delay() 命令。
11:17:12　　
最近在跟老师做毕设就是关于这个的，感谢分享
16:00:41　　
灰常清楚，讲得好！！！
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求Arduino 输出PWM波的周期或频率是多少
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: PWM是脉宽调制; 不是自己控制脉冲宽度吗; 你想把频率设为多少就是多少; 没有上限的,下限就是你的板的频率;
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使用Arduino Uno输出自定义频率的PWM
现在需要用Arduino输出可自定义频率（100Hz）的PWM来控制电动机转速。Arduino里有简单的语句来实现PWM，但是输出信号的频率不能更改。本文结合网上的文章信息和我的研究结果，解释一下实现频率可调的PWM的过程。
（Pulse Width Modulation）是一种方波控制信号。方波高电平的宽度在一个周期里的占比被称为占空比（Duty Cycle）。改变PWM的占空比，可以改变输出信号的平均电压，实现模拟电压的输出。
Arduino里的PWM
首先，Arduino Uno的5，6，9，10，3，11接口可以通过简单语句(pin, dutyCycle)来实现一个指定占空比的PWM。其中pin的值选择（5，6，9，10，3，11），dutyCycle的值在0～255之间，0为占空比0%，255为占空比100%。但是这种方式PWM信号的频率是固定的默认值，大约左右（16MHz/64/256）。
其次，手动切换高电平和低电平，再在中间加入delay函数，可以实现自定义频率的PWM：
void setup()
pinMode(13, OUTPUT);
void loop()
digitalWrite(13, HIGH);
delayMicroseconds(100); // Approximately 10% duty cycle @ 1KHz
digitalWrite(13, LOW);
delayMicroseconds(1000 - 100); //修改这里的1000可以调整频率
但是，这种操作需要CPU全神贯注的查数，任何其他的进程的干扰会导致输出的信号频率不准。
综上，需要底层的手段来控制Arduino实现PWM的频率调节。
调节Arduino里的时钟频率
Arduino Uno里有三个Timer：Timer0，Timer1，Timer2。 三个Timer都可以自定义调整频率，但是各有特点。Timer0负责控制delay等函数，动了Timer0的频率会导致计时函数不准；Timer1的计数器是16位的，和Timer0，Timer2的8位计数器不太一样；Timer2的频率可调的档位更多，因为它有7档预除数，下文会进一步解释。这里选择Timer2进行调节操作，先上代码：
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
pinMode(3, OUTPUT);
pinMode(11, OUTPUT);
TCCR2A = _BV(COM2A0) | _BV(COM2B1) | _BV(WGM21) | _BV(WGM20); //Set Timer2 to varying top limit fast PWM mode
TCCR2B = _BV(WGM22) | _BV(CS22) | _BV(CS21) | _BV(CS20);//another way to set prescaler CS2=fff
OCR2A = 155; //Top value A
OCR2B = 30; //Toggle value B, Output at pin 3
&--DEFAULT
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
由以上代码可见，需要的设置分为三个部分：pinMode，TCCR2A/B，OCR2A/B（这里的2是因为选择了Timer2）。
Timer2所控制的管脚是pin11和pin3（Timer0控制5，6；Timer1控制9，10--这是chip的datasheet上规定），所以把这两个管脚设为输出。
这部分的解释需要提到Timer的结构和原理。
每个Timer里都有一个计数器和两个比较寄存器。Timer2里计数器从0数到255（8位）然后归0继续从头数；Timer2的两个比较寄存器分别为OCR2A和OCR2B。
比较寄存器就是你设置一个小于255的数，比如155。当计数器数到0时输出为高电平，数到155的时候改变输出为低电平。这样就实现了占空比的调节。在普通模式下（Fast PWM），OCR2A控制pin11的占空比，OCR2B控制pin3的占空比。如下图所示。
出处：http://www.righto.com/2009/07/secrets-of-arduino-pwm.html
TCCR2A/B：
理解了Timer的原理，下面来讨论这个PWM的频率。Arduino Uno的芯片ATmega328，晶振频率为16MHz。Timer计数器的频率会在这个基础上除以一个预除数，Timer2可选择的预除数有（1，8，32，64，128，256，1024）。也就是说，如果预除数设为64（默认），计数器计数的频率是16MHz/64 。又因为计数器要数256下才会完成一个PWM周期，所以输出PWM的频率是16MHz/64/256，约等于1000Hz。若果要获得最低的输出频率，预除数要选1024，得到的PWM是61Hz。
TCCR2A/B就是来控制Timer2计数器的模式与预除数的大小的，由于是分位赋值，看起来怪怪的，我来解释一下。先说CS2位，这个就是来控制Timer2计数器预除数的：
_BV(CS22) | _BV(CS21) | _BV(CS20)的三部分由逻辑按位或“|”链接；每个BV是按位赋注（bit value）的意思；_BV(CS22 )= 在CS2里，1&&2(把1左移2位) = ；得到三部分分别是000001；按位或最终得到0111；查代码里的表得到对应的预除数是1024。
模式选择：
现在的问题是，我需要的是100Hz，不是1024预除数下的61Hz，如何实现？这就需要控制计数器模式来微调频率。请看下图：
出处：http://www.righto.com/2009/07/secrets-of-arduino-pwm.html
这张图中的模式可以在原有的fast PWM基础上提高频率，得到图中OCnB所示的信号。这个模式叫做Varying the timer top limit: fast PWM。比较寄存器OCR2A在这里不再控制管脚11的占空比，而是设定一个计数器的上限：计数器不用数到255而是达到OCR2A就可以归零。OCR2B依然控制管脚3的占空比。
为了让pin11有活干，这里设置TCCR2A里的COM2A位=01(表示数到极限就把pin11的电平反转，本应用不需要)，COM2B位=10（表示pin3输出非反转PWM）。
那么是如何选择模式的？剩下的WGM2位就是确定模式的。在fast PWM模式下，WGM2位是011，Varying the timer top limit: fast PWM模式下，WGM2位是111。所以需要_BV(WGM22) | _BV(WGM21) | _BV(WGM20)。处于我所不理解的原因，这个赋值可以被分为两部分分别写在TCCR2A和TCCR2B里。有明白的高手麻烦留个言解释一下。
到这里，所有设置已经解释完。下面来计算一下100Hz输出的PWM具体参数应该设为多少。
pin3的输出频率=16MHz / 1024/ （OCR2A + 1），因此100Hz对应的OCR2A=155。（+1是因为fast PWM是从0开始数到上限值）
占空比 = （OCR2B+1）/ （OCR2A+1），所以：
至此，本文介绍了如何使用Arduino的Timer时钟功能自定义设置PWM的频率和占空比。简要解释了Timer的选择，输出管脚的确定，比较寄存器的设定，计数器的预除数选择和模式选择。最后演示了100HzPWM的个参数计算过程。
References
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PWM的周期和占空比是如何计算的？计算公式是什么？
17:56:19　　
43960&查看
比如说：单片机是STC12C5A60S2晶振是11.0592Mhz,我想让PWM的周期是500us，占空比为20%，这个占空比的值和周期值我该怎么计算？麻烦把公式写一下。
以下内容来源于《51单片机轻松入门-基于STC15W4K系列》
4、脉宽调节模式
& &PWM意为脉冲宽度调制，可用于调整输出直流平均电压，对于矩形波而言，输出平均压等于峰值电压×占空比，占空比是一个脉冲周期内高电平时间与周期的比值，例如，峰值电压等于5V，占空比等于50%的方波信号平均电压等于2.5V，也就是万用表直流档测量得到的电压值，8位PWM模式结构如图8-6所示, PWM输出不需要使用中断。[attach]283974[/attach]
通过程序设定寄存器PCA_PWMn（n=0,1,2，下同）中的位EBSn_1及EBSn_0，使其工作于8位PWM或7位PWM或6位PWM模式，当[EBSn_1,EBSn_0]=[0,0](默认值)或[1,1]时，PCA模块n工作于8位PWM模式，此时将{0,CL[7:0]}与[EPCnL,CCAPnL[7:0]]进行比较，当{0,CL[7:0]}中的值小于{EPCnL,CCAPnL[7:0]}时，输出为低，当{0,CL[7:0]}中的值等于或大于{EPCnL,CCAPnL[7:0]}时，输出为高，当EPCnL=0且CCAPnL=00H时，PWM固定输出高，当EPCnL=1且CCAPnL=FFH 时，PWM固定输出低。当CL的值由FF变为00溢出时，{EPCnH,CCAPnH[7:0]}的内容自动装载到{EPCnL,CCAPnL[7:0]}中，这样可实现无干扰地更新PWM占空比，要使能PWM模式，模块CCAPMn寄存器的ECOMn和PWMn位必须置位。PCA时钟输入源可以从以下8种中选择一种：SYSclk/12、SYSclk /8、SYSclk/6、SYSclk /4、SYSclk /2、SYSclk、定时器0的溢出、ECI/P1.2输入，PWM输出占空比由{EPCnL,CCAPnL[7:0]}确定。8位PWM的周期 = 计数脉冲周期×256 & && && && && && && && && & 8位PWM的频率 = 计数脉冲频率/2568位PWM的脉宽时间（高电平时间）= 计数脉冲周期×（256-CCAPnL）8位PWM的占空比 = 脉宽时间/PWM周期 = (1- CCAPnL/256) ×100%如果要实现给定频率的PWM输出，可选择定时器0的溢出或者ECI（P1.2）脚的输入作为PCA的时钟输入源。所有PCA模块都可用作PWM输出，由于所有模块共用PCA定时器，所以它们的输出频率相同，各个模块的输出占空比是独立变化的，当某个I/O 口作为PWM使用时，该口的状态如表8-9所示。表8-9 I/O口作为PWM使用时的状态
&&PWM之前的状态&&PWM输出时的状态弱上拉/准双向口强推挽输出/强上拉输出，要加输出限流电阻1KΩ-10KΩ强推挽输出/强上拉输出强推挽输出/强上拉输出，要加输出限流电阻1KΩ-10KΩ仅为输入/高阻PWM无效开漏开漏
助理工程师
17:56:20　　
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4、脉宽调节模式
& &PWM意为脉冲宽度调制，可用于调整输出直流平均电压，对于矩形波而言，输出平均压等于峰值电压×占空比，占空比是一个脉冲周期内高电平时间与周期的比值，例如，峰值电压等于5V，占空比等于50%的方波信号平均电压等于2.5V，也就是万用表直流档测量得到的电压值，8位PWM模式结构如图8-6所示, PWM输出不需要使用中断。
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通过程序设定寄存器PCA_PWMn（n=0,1,2，下同）中的位EBSn_1及EBSn_0，使其工作于8位PWM或7位PWM或6位PWM模式，当[EBSn_1,EBSn_0]=[0,0](默认值)或[1,1]时，PCA模块n工作于8位PWM模式，此时将{0,CL[7:0]}与[EPCnL,CCAPnL[7:0]]进行比较，当{0,CL[7:0]}中的值小于{EPCnL,CCAPnL[7:0]}时，输出为低，当{0,CL[7:0]}中的值等于或大于{EPCnL,CCAPnL[7:0]}时，输出为高，当EPCnL=0且CCAPnL=00H时，PWM固定输出高，当EPCnL=1且CCAPnL=FFH 时，PWM固定输出低。当CL的值由FF变为00溢出时，{EPCnH,CCAPnH[7:0]}的内容自动装载到{EPCnL,CCAPnL[7:0]}中，这样可实现无干扰地更新PWM占空比，要使能PWM模式，模块CCAPMn寄存器的ECOMn和PWMn位必须置位。PCA时钟输入源可以从以下8种中选择一种：SYSclk/12、SYSclk /8、SYSclk/6、SYSclk /4、SYSclk /2、SYSclk、定时器0的溢出、ECI/P1.2输入，PWM输出占空比由{EPCnL,CCAPnL[7:0]}确定。8位PWM的周期 = 计数脉冲周期×256 & && && && && && && && && & 8位PWM的频率 = 计数脉冲频率/2568位PWM的脉宽时间（高电平时间）= 计数脉冲周期×（256-CCAPnL）8位PWM的占空比 = 脉宽时间/PWM周期 = (1- CCAPnL/256) ×100%如果要实现给定频率的PWM输出，可选择定时器0的溢出或者ECI（P1.2）脚的输入作为PCA的时钟输入源。所有PCA模块都可用作PWM输出，由于所有模块共用PCA定时器，所以它们的输出频率相同，各个模块的输出占空比是独立变化的，当某个I/O 口作为PWM使用时，该口的状态如表8-9所示。表8-9 I/O口作为PWM使用时的状态
&&PWM之前的状态&&PWM输出时的状态弱上拉/准双向口强推挽输出/强上拉输出，要加输出限流电阻1KΩ-10KΩ强推挽输出/强上拉输出强推挽输出/强上拉输出，要加输出限流电阻1KΩ-10KΩ仅为输入/高阻PWM无效开漏开漏
18:21:13　　
PWM是通过计数器产生的，占空比 = 比较值/计数器重载值；
周期 = 计数器重载值/计数器的时钟频率(=晶振频率*倍频/分频)
09:32:31　　
PWM是通过计数器产生的，占空比 = 比较值/计数器重载值；
周期 = 计数器重载值/计数器的时钟频率(=晶振频率*倍频/分频)
能不能稍微再详细一些，概念比较模糊。
09:33:56　　
以下内容来源于《51单片机轻松入门-基于STC15W4K系列》
4、脉宽调节模式
& &PWM意为脉冲宽度调制，可用于调整输出直流平均电压，对于矩形波而言，输出平均压等于峰值电压×占空比，占空比是一个脉冲周期内高电平时间与周期的比值，例如，峰值电压等于5V，占空比等于50%的方波信号平均电压等于2.5V，也就是万用表直流档测量 ...
8位PWM的周期 = 计数脉冲周期×256 这个还是不是太清楚，这个计数脉冲周期是什么？
12:34:20　　
周期 = 计数器重载值/计数器的时钟频率(=晶振频率*倍频/分频)
STC12C5A60S2手册上有的，比较清晰
16:13:56　　
周期 = 计数器重载值/计数器的时钟频率(=晶振频率*倍频/分频)
STC12C5A60S2手册上有的，比较清晰
11:57:58　　
22:53:26　　
这个好啊，正好在找这方面的
08:36:28　　
8位的PWM的话，每个周期里要分为256个小脉冲，你要的占空比就是这256个脉冲里的高电平占这个整个256个电平的比例
22:08:11　　
进来学习一下，这个PWM我也是不太会用
10:25:44　　
学习学习&&赚积分
13:36:40　　
17:13:58　　
8位的PWM的话，每个周期里要分为256个小脉冲，你要的占空比就是这256个脉冲里的高电平占这个整个256个电平的比例&&学习了
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请问怎么设置产生PWM波呢？然后周期怎么计算？
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&&&刚学飞思卡尔芯片，请问怎么设置它产生PWM波，它所产生的方波周期怎么算？&&&如果我想产生一个1.5ms/18.5ms的PWM，应该怎么写？急着用，请大家帮帮忙，谢谢？
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我用的芯片是9S12DT128DG
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用中颖的SH69P862，内置PWM信号
用中颖的SH69P862，内置PWM信号。欢迎来电咨询，&&唐生
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你设置timer就行了,很方便
把你的周期化成16位,放到mod寄存器把你的脉宽化成16位,放到tch设置好分频,&ms级64分频就行了设置好控制寄存器后,就会自动启动输出比较的pwm只要随时更改tch,就会产生可调的pwm.具体操作可以参考例程
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&&&&请问4楼，你能把具体的程序写给我吗？英文我手头上的资料都是英文的，有很多看不懂，所以……想麻烦你帮帮忙了！谢谢！&&&&现在我需要一个1.5ms/18.5ms高低电平比的PWM波，谢谢！
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中级技术员, 积分 100, 距离下一级还需 200 积分
请问下面这段程序要怎么改呢？
大概程序应该是下面这样吗？怎么去计算它的每个时间？要怎么该才能达到我的要求呢——1.5MS/20MS的占空比，请指点pwm_init:&&&&&&&&&&&ldaa&&#$10&&&&&&&&&&&staa&&PWME&&&&&;一通道&&&&&&&&&&&staa&&PWMPOL&&&&&&&&&&&ldaa&&#$00&&&&&&&&&&&staa&&PWMCLK&&&&;A时钟&&&&&&&&&&&ldaa&&#$00&&&&&&&&&&&staa&&PWMCAE&&&&&&&&&&&staa&&PWMCTL&&&&&;PWM8位&&&&&&&&&&&staa&&PWMSCLA&&&&&&&&&&&ldaa&&#$13&&&&&&&&&&&staa&&PWMDTY1&&&&;占空比&&&&&&&&&&&ldaa&&#$ff&&&&&&&&&&&staa&PWMPER1&&&&&;设周期值start:&&&&&&&&&&&ldaa&&#$10&&&&&&&&&&&staa&&PWME&&&&&&&&&&&ldaa&&#$00&&&&&&&&;开始工作&&&&&&&&&&&staa&&PWMCNT1&&&&&&&&&&&bra&&&*&&&&&&&&&&&end
中级技术员, 积分 100, 距离下一级还需 200 积分
中级技术员, 积分 100, 距离下一级还需 200 积分
中级技术员, 积分 100, 距离下一级还需 200 积分
中级技术员, 积分 100, 距离下一级还需 200 积分
怎么产生PWM波啊?
&&大家帮帮忙啦，上面的程序要怎么该才能达到我的要求呢——1.5MS/20MS的占空比，请指点！
高级工程师, 积分 7115, 距离下一级还需 885 积分
高级工程师, 积分 7115, 距离下一级还需 885 积分
高级工程师, 积分 7115, 距离下一级还需 885 积分
高级工程师, 积分 7115, 距离下一级还需 885 积分
1.5MS/20MS的占空比
不需要动用PWM，用定时中断就可以了。1.5ms/20ms对于单片机来说太慢了。
中级技术员, 积分 100, 距离下一级还需 200 积分
中级技术员, 积分 100, 距离下一级还需 200 积分
中级技术员, 积分 100, 距离下一级还需 200 积分
中级技术员, 积分 100, 距离下一级还需 200 积分
但现在要求用PWM的，哪位高手会的话麻烦指点，急啊
但现在要求用PWM的，哪位高手会的话麻烦指点，急啊，谢谢！
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