项目二 LED 亮度的调节

项目介绍：

前面课程中，我们详细的介绍了通过代码控制LED亮灭，实现闪烁的效果。这节课我们使用PWM来控制LED亮度不断地变化，模拟我们呼吸的效果。

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（一个不停在高电平与低电平之间切换的信号)来控制模拟输出。一般来说端口的输入电压只有两个0V与5V。如果想要改变灯的亮度怎么办呢个？有同学说串联电阻，对，这个方法是正确的。但是，如果想要得到不同的亮度，且在不同亮度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，那它是怎么控制的呢？

对于Arduino的数字端口电压输出只有LOW与HIGH两个，对应的就是0V与5V的电压输出，可以把LOW定义为0，HIGH定义为1，1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010101010101这样输出，刚好一半，端口输出的平均电压就为2.5V了。这个和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的输出比例控制就可以了。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。

项目组件：

UNO R3 for 开发板*1	L298P 电机驱动扩展板 V1*1	LED白发红模块*1
USB线*1	3Pin 双母头杜邦线*1	18650双节电池盒 (18650电池*2(电池自配))*1

接线图：

⚠️特别注意：坦克智能车已经组装好了，这里不需要把传感器模块和其他的都拆下来又重新组装和接线，这里再次提供接线图，是为了方便您编写代码。但是，LED灯是需要另外连接上去的！

Arduino的PWM引脚在3，5，6，9，10，11,上一小节的接线刚刚好在9脚，所以我们这个接线不用变

项目代码：

认识代码块

① 这个代码块，表示当启动ESP32这块开发板时，将运行代码。


Img

② 创建变量。

这是创建“变量”的指令方块，可以声明“全局”或“局部”，还可以设置变量的类型、名称和赋值，item是变量名称。

获取变量item。

设置变量的值

设置变量item模式为每执行一次循环让item加1或每执行一次循环让item减1。

③ 循环语句，顾名思义就是重复做一件事。

④ 有条件的循环控制语句，当满足循环次数时就退出循环，比如：10表示循环执行10次，数字10是可以改成其他数字的。

⑤ 向LED指定引脚设置输出PWM值，只需要设置对应的引脚和模拟输出数值(0~255)，就可以输出PWM值）

⑥ 将程序的执行暂停一段时间，也就是延时。单位是秒。

组合代码块

（特别提醒：在上传程序代码前，需要把蓝牙模块取下，否则代码会上传失败。需要上传代码成功后，再连接蓝牙模块。）

项目结果：

代码下载完成后，我们可以看到LED会有个逐渐由亮到灭的一个缓慢过程，而不是直接的亮灭，如同呼吸一般，均匀变化。

知识扩展：

PWM是一项通过数字方法来获得模拟量的技术。数字控制来形成一个方波，方波信号只有开关两种状态（也就是我们数字引脚的高低）。通过控制开与关所持续时间的比值就能模拟到一个0到5V之间变化的电压。开（学术上称为高电平）所占用的时间就叫做脉冲宽度，所以PWM也叫做脉冲宽度调制。

通过下面五个方波来更形象的了解一下PWM。

PWM示意图

上图绿色竖线代表方波的一个周期。每个analogWrite(value)中写入的value都能对应一个百分比，这个百分比也称为占空比(Duty Cycle)，指的是高电平在周期内占的时间比值，也就是：占空比=高电平时间 /周期时间。图中，从上往下，第一个方波，占空比为0%，对应的value为0。LED亮度最低，也就是灭的状态。高电平持续时间越长，也就越亮。所以，最后一个占空比为100%的对应value是255，LED最亮。50%就是最亮的一半了，25%则相对更暗。

PWM比较多的用于调节LED灯的亮度。或者是电机的转动速度，电机带动的车轮速度也就能很容易控制了，在玩一些Arduino机器人时，更能体现PWM的好处。

项目拓展：

我们不改变灯的脚位，只是改变程序里面 延时(delay) 的值，看看它如何改变渐变效果。

实验代码：

（特别提醒：在上传程序代码前，需要把蓝牙模块取下，否则代码会上传失败。需要上传代码成功后，再连接蓝牙模块。）

上传代码到开发板，看LED渐变的效果是不是慢了一些。