### 项目二 呼吸灯

1.项目介绍

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前面课程中，我们详细的介绍了通过测试代码控制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。一般来说端口的输出电压只有两个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keyes UNO PLUS开发板的数字端口电压输出只有高与低两个，对应的就是0V与5V的电压输出，可以把低电平定义为0，高电平定义为1，1秒内让keyes UNO PLUS开发板输出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。（输出电压=（开启时间/脉冲时间）\*最大电压值）

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keyes UNO PLUS开发板的PWM频率是500Hz，那么两绿线之间的周期就是2毫秒。

![](./media/image-20250723145312636.png)

![](./media/image-20250723145326396.png)

脉冲宽度调制（PWM）有多种应用：灯亮度调节、电机调速、发声等。
以下是PMW的四个基本参数：

![](./media/image-20250723145339035.png)

- 脉冲宽度的振幅（最小/最大）

- 脉冲周期（1秒内脉冲频率的倒数）

- 电压水平（如：0V-5V）

- keyes UNO PLUS开发板的PMW接口：D3 D5 D6 D9 D10 D11

2.模块相关资料

![](./media/image-20250723145426432.png)

| 工作电压:     | DC 3.3-5V          |
| ------------- | ------------------ |
| 工作电流：    | < 20mA          |
| 最大功率：    | 0.1W               |
| 控制接口:     | 数字口（数字输入） |
| 工作温度：    | -10°C ~ +50°C      |
| LED显示颜色： | 黄色               |

3.实验组件

| 控制板 * 1                               | 扩展板 * 1                               | USB线* 1                                 | LED模块                                  | 3P 转杜邦线母*1                          |
| ---------------------------------------- | ---------------------------------------- | ---------------------------------------- | ---------------------------------------- | ---------------------------------------- |
| ![](./media/image-20250723144253824.png) | ![](./media/image-20250723144304891.png) | ![](./media/image-20250723144313049.png) | ![](./media/image-20250723144321118.png) | ![](./media/image-20250723144330632.png) |

4.模块接线图

![](./media/image-20250723145715898.png)

注意：这里体现的是实验使用到的模块接线图，若前面已经组装好智能家居并不用拆掉。

5.实验程序

通过拖动代码块来编写代码程序，操作步骤如下：

①初始化D5引脚上的LED为低电平

![](./media/image-20250723145809883.png)

②从**控制**栏目里面拖出以下模块，设置i从0到255，步长为1，就执行方块中的命令（代码）

![](./media/image-20250723145909908.png)

③从**输入/输出**栏目里面拖出模拟输出管脚,设置为5，赋值为变量i

![](./media/image-20250723145930801.png)

④拖出一个**延时**模块，时间设置为5毫秒

![](./media/image-20250723145944180.png)

⑤从**控制**栏目里面拖出以下模块，设置i从255到0，步长为-1，就执行方块中的命令（代码）

![](./media/image-20250723150004627.png)

⑥再拖出一个模拟输出管脚模块，设置为5，并且赋值为变量i

![](./media/image-20250723150017217.png)

⑦再拖出一个**延时**模块，时间设置为5毫秒

![](./media/image-20250723150030591.png)

完整的代码如下

![](./media/image-20250723150117744.png)

6.实验结果

将再将船型开关上的“1”端按下，黄色LED灯逐渐变暗。然后又逐渐变亮，循环交替，如人体呼吸一样。

7.代码说明

| ![](./media/image-20250723150155060.png) | i从0到255，每次加1，间隔5ms |
| ---------------------------------------- | --------------------------- |
| ![](./media/image-20250723150210728.png) | i从255到0，每次减1，间隔5ms |