STM32-Stduino小白練習(xí)第三彈--制作呼吸燈

Astilbe001 2020-01-10

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2019/11/29 星期五作者：Astilbe
問題：如何利用Stduino制作一個呼吸燈。

我們之前已經(jīng)學(xué)習(xí)過如何制作閃爍燈了，原理就是讓LED燈電平時高時低，就能形成閃爍的效果。
那么什么是呼吸燈呢？它與閃爍燈的實現(xiàn)方法有何區(qū)別？

呼吸燈大家其實都見過，看看大家的手機，上面是不是有一顆燈由亮到暗的逐漸變化，又由亮到暗，好像人在呼吸一樣，因而被稱為呼吸燈。
呼吸燈的原理我們可以從閃爍燈的原理類比推理一下：如果給燈加上一個隨時間先增后減的電平，不就實現(xiàn)由亮到暗了么？反之亦然。
我們之前學(xué)習(xí)的時候，先用pinMode()初始化13號接口，再在loop()中寫入高電平與低電平的切換，如下：

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
pinMode(13,OUTPUT);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
digitalWrite(13,LOW);
delay(1000);
digitalWrite(13,HIGH);
delay(1000);

}

但是13引腳輸出的電壓只有高低兩種（即1與0，因此被稱為數(shù)字信號），不能實現(xiàn)燈的明暗過渡。這該怎么辦？

我們先看一看Stduino這塊板上有沒有其他引腳。

大家仔細觀察，可以發(fā)現(xiàn)其中有的孔邊上的編號后面有波浪線，有的沒有。這其實是劃分了兩種引腳：一類就是我們已經(jīng)用過的數(shù)字引腳，可以輸出數(shù)字信號，而另一類被稱作模擬引腳，可以輸出pwm模擬信號。模擬引腳正是我們需要的，因為模擬信號它隨時間的變化規(guī)律就是正弦函數(shù)。
（數(shù)字信號，隨時間只能輸出有與沒有兩個信號）（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）
（模擬信號，隨時間呈正弦函數(shù)關(guān)系，先增加后降低，周期性變化）（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）
模擬引腳的初始化，首先我們要選擇一個模擬引腳，其次信號參數(shù)也變了。

void setup() {
// put your setup code here, to run once:
pinMode(2,OUTPUT_PMW);//13號引腳只能輸出數(shù)字信號，我們需要選擇一個帶波浪線的，即2號引腳

}

有同學(xué)發(fā)現(xiàn)OUTPUT參數(shù)后面跟了PWM，這是什么呢？
PMW是一種脈沖寬度調(diào)制的技術(shù)類型。單片機不能輸出連續(xù)的正弦變化的信號，只能模擬,那么是如何做到的呢？
簡單的說，比如你要控制手電筒的亮度，簡單的辦法就是串聯(lián)一個電阻，改變電阻，燈的亮度就會改變。
還有沒其他辦法呢？
這種辦法就是PWM調(diào)節(jié)。有一個非常流行的比喻。
假設(shè)在1秒內(nèi)，有0.5秒的時間開關(guān)是打開的，0.5秒關(guān)閉，那么燈就亮0.5秒，滅0.5秒。現(xiàn)在實現(xiàn)了燈的閃爍。如果把頻率調(diào)高一點，比如是0.010秒，0.005秒開，0.005秒滅，那么燈的閃爍頻率就很高，而人眼是感覺不到的。這時你發(fā)現(xiàn)不了燈在閃爍，當(dāng)時你會發(fā)現(xiàn)手電筒的燈光亮度一直保持在原來的一半亮度。你會覺得通電時間沒有變化，手電筒的電壓減到了原來的一半。同理，如果1毫秒內(nèi)，0.1毫秒開，0.9毫秒滅，那么，燈的亮度就只有原來的10分之一，電壓也會被認為減到了十分之一。
這就是PWM的基本原理。即通過改變開關(guān)接通時間等效改變用電器的電壓。
而二極管的反應(yīng)速度讓它，能夠讓電壓模擬出正弦變化。

那么我們可以怎么控制模擬引腳輸出信號的大小呢？
通過analogWrite()。
其中，即0到255代表占空比。
那么呼吸燈也就很容易實現(xiàn)了。代碼如下：

void setup() {
// put your setup code here, to run once:
pinMode(2,OUTPUT_PWM);
}

void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
for(int i=0; i<256; i++) {//for循環(huán)語句，讓亮度從0到255
      analogWrite(2,i);
      delay(15);//變化太快可能看不清
}
for(int i=255;i>-1;i--) {//for循環(huán)語句，讓亮度從255到0
      analogWrite(2,i);
      delay(15);
}

}

代碼部分結(jié)束了，接下來是動手搭接線路。

首先，我們這里使用的是發(fā)光二極管，因為發(fā)光二極管能夠?qū)焖僮兓碾娏鞣磻?yīng)。發(fā)光二極管的引線長邊為正，短邊為負。
接下來，將發(fā)光二極管長邊與D2~相接，短邊與3.3V孔相接（Stduino提供3.3V與5V兩種電壓，紅色發(fā)光二極管工作電壓為1.8~2.4V。）
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