注:1.這篇文章斷斷續(xù)續(xù)寫(xiě)了很久,畫(huà)圖技術(shù)也不精,難免錯(cuò)漏,大家湊合看.有問(wèn)題可以留言.
2.論壇排版把我的代碼縮進(jìn)全弄沒(méi)了,大家將代碼粘貼到arduino編譯器,然后按ctrl+T重新格式化代碼格式即可看的舒服.
一、什么是PWM
PWM 即Pulse Wavelength Modulation 脈寬調(diào)制波，通過(guò)調(diào)整輸出信號(hào)占空比，從而達(dá)到改 變輸出平均電壓的目的。相信Arduino 的PWM 大家都不陌生，在Arduino Duemilanove 2009 中，有6 個(gè)8 位精度PWM 引腳，分別是3, 5, 6, 9, 10, 11 腳。我們可以使用analogWrite()控 制PWM 腳輸出頻率大概在500Hz 的左右的PWM 調(diào)制波。分辨率8 位即2 的8 次方等于 256 級(jí)精度。但是有時(shí)候我們會(huì)覺(jué)得6 個(gè)PWM 引腳不夠用。比如我們做一個(gè)10 路燈調(diào)光， 就需要有10 個(gè)PWM 腳。Arduino Duemilanove 2009 有13 個(gè)數(shù)字輸出腳，如果它們都可以 PWM 的話(huà)，就能滿(mǎn)足條件了。于是本文介紹用軟件模擬PWM。
二、Arduino 軟件模擬PWM
Arduino PWM 調(diào)壓原理：PWM 有好幾種方法。而Arduino 因?yàn)殡娫春蛯?shí)現(xiàn)難度限制，一般 使用周期恒定，占空比變化的單極性PWM。
通過(guò)調(diào)整一個(gè)周期里面輸出腳高/低電平的時(shí)間比（即是占空比）去獲得給一個(gè)用電器不同 的平均功率。
如圖所示，假設(shè)PWM 波形周期1ms（即1kHz），分辨率1000 級(jí)。那么需要一個(gè)信號(hào)時(shí)間 精度1ms/1000=1us 的信號(hào)源，即1MHz。所以說(shuō)，PWM 的實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)在于需要使用很高頻的 信號(hào)源，才能獲得快速與高精度。下面先由一個(gè)簡(jiǎn)單的PWM 程序開(kāi)始：
const int PWMPin = 13;
int bright = 0;
void setup()
{
pinMode(PWMPin, OUTPUT);
}
void loop()
{
if((bright++) == 255) bright = 0;
for(int i = 0; i < 255; i++)
{
if(i < bright)
{
digitalWrite(PWMPin, HIGH);
delayMicroseconds(30);
}
else
{
digitalWrite(PWMPin, LOW);
delayMicroseconds(30);
}
}
}
這是一個(gè)軟件PWM 控制Arduino D13 引腳的例子。只需要一塊Arduino 即可測(cè)試此代碼。 程序解析：由for 循環(huán)可以看出，完成一個(gè)PWM 周期，共循環(huán)255 次。
假設(shè)bright=100 時(shí)候，在第0~100 次循環(huán)中，i 等于1 到99 均小于bright，于是輸出PWMPin 高電平；
然后第100 到255 次循環(huán)里面，i 等于100~255 大于bright，于是輸出PWMPin 低電平。無(wú) 論輸出高低電平都保持30us。
那么說(shuō)，如果bright=100 的話(huà)，就有100 次循環(huán)是高電平，155 次循環(huán)是低電平。 如果忽略指令執(zhí)行時(shí)間的話(huà)，這次的PWM 波形占空比為100/255，如果調(diào)整bright 的值， 就能改變接在D13 的LED 的亮度。
這里設(shè)置了每次for 循環(huán)之后，將bright 加一，并且當(dāng)bright 加到255 時(shí)歸0。所以，我們 看到的最終效果就是LED 慢慢變亮，到頂之后然后突然暗回去重新變亮。 這是最基本的PWM 方法，也應(yīng)該是大家想的比較多的想法。
然后介紹一個(gè)簡(jiǎn)單一點(diǎn)的。思維風(fēng)格完全不同。不過(guò)對(duì)于驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED 來(lái)說(shuō)，效果與上面 的程序一樣。
const int PWMPin = 13;
int bright = 0;
void setup()
{
pinMode(PWMPin, OUTPUT);
}
void loop()
{
digitalWrite(PWMPin, HIGH);
delayMicroseconds(bright*30);
digitalWrite(PWMPin, LOW);
delayMicroseconds((255 - bright)*30);
if((bright++) == 255) bright = 0;
}
可以看出，這段代碼少了一個(gè)For 循環(huán)。它先輸出一個(gè)高電平，然后維持(bright*30)us。然 后輸出一個(gè)低電平，維持時(shí)間((255-bright)*30)us。這樣兩次高低就能完成一個(gè)PWM 周期。 分辨率也是255。
三、多引腳PWM
Arduino 本身已有PWM 引腳并且運(yùn)行起來(lái)不占CPU 時(shí)間，所以軟件模擬一個(gè)引腳的PWM 完全沒(méi)有實(shí)用意義。我們軟件模擬的價(jià)值在于：他能將任意的數(shù)字IO 口變成PWM 引腳。
當(dāng)一片Arduino 要同時(shí)控制多個(gè)PWM，并且沒(méi)有其他重任務(wù)的時(shí)候，就要用軟件PWM 了。
多引腳PWM 有一種下面的方式：
int brights[14] = {0}; //定義14個(gè)引腳的初始亮度，可以隨意設(shè)置
int StartPWMPin = 0, EndPWMPin = 13; //設(shè)置D0~D13為PWM 引腳
int PWMResolution = 255; //設(shè)置PWM 占空比分辨率
void setup()
{
//定義所有IO 端輸出
for(int i = StartPWMPin; i <= EndPWMPin; i++)
{
pinMode(i, OUTPUT);
//隨便定義個(gè)初始亮度,便于觀察
brights[ i ] = random(0, 255);
}
}
void loop()
{
//這for 循環(huán)是為14盞燈做漸亮的。每次Arduino loop()循環(huán)，
//brights 自增一次。直到brights=255時(shí)候，將brights 置零重新計(jì)數(shù)。
for(int i = StartPWMPin; i <= EndPWMPin; i++)
{
if((brights[i]++) == PWMResolution) brights[i] = 0;
}
for(int i = 0; i <= PWMResolution; i++) //i 是計(jì)數(shù)一個(gè)PWM 周期
{
for(int j = StartPWMPin; j <= EndPWMPin; j++) //每個(gè)PWM 周期均遍歷所有引腳
{
if(i < brights[j])\
所以我們要更改PWM 周期的話(huà)，我們將精度（代碼里面的變量：PWMResolution）降低就行，比如一般調(diào)整LED 亮度的話(huà)，我們用64 級(jí)精度就行。這樣速度就是2x32x64=4ms。就不會(huì)閃了。
標(biāo)簽：
Arduino
PWM
軟件模擬
上傳時(shí)間：
2013-10-08
上傳用戶(hù)：dingdingcandy
超級(jí)單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具,包含:模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換表計(jì)算,LED 編碼器,色環(huán)電阻阻值計(jì)算,Hex/Bin轉(zhuǎn)換,串口調(diào)試器,端口監(jiān)視器等實(shí)用功能
單片機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)程中用到的多功能工具，包括熱敏電阻RT值--HEX數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；3種LED編碼；色環(huán)電阻計(jì)算器；HEX/BIN 文件互相轉(zhuǎn)換；eeprom數(shù)據(jù)到C/ASM源碼轉(zhuǎn)換；CRC校驗(yàn)生成；串口調(diào)試，帶簡(jiǎn)單而實(shí)用的數(shù)據(jù)分析功能；串口/并口通訊監(jiān)視等功能. 用C++ Builder開(kāi)發(fā)，無(wú)須安裝，直接運(yùn)行，不對(duì)注冊(cè)表進(jìn)行操作。純綠色軟件。
1. 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換表計(jì)算
本功能主要用于準(zhǔn)備用于查表計(jì)算的 R/T 表格，主要用于溫度、濁度等模擬量的測(cè)量，根據(jù)電路分壓電阻的位置分為兩種，可以參看圖示選擇正確的電路連接形式；可自定義分壓電阻阻值；目前支持8位 /10位轉(zhuǎn)換精度；可選擇生成匯編/C源代碼格式的數(shù)據(jù)等。
2. LED 編碼器
本功能主要用于自動(dòng)根據(jù)圖形信息、段位置信息生成可保存在單片機(jī)程序存儲(chǔ)器中供查表使用的數(shù)據(jù)。可自行定義字符的圖形及各段的位置信息；可以選擇LED類(lèi)型，目前有 7段、14段、16段三種類(lèi)型；自帶圖形定義，也可自定義并能保存自定義方案；自定義位置信息并可保存；可以生成 8位、4位編碼，4位編碼主要針對(duì)一些有 4個(gè)COM端的LED/LCD驅(qū)動(dòng)器；同樣可以保存為C/ASM格式數(shù)據(jù)。
3. 色環(huán)電阻阻值計(jì)算
本功能主要為記不住色環(huán)值的人（像我）用的，比較簡(jiǎn)單，單擊相應(yīng)環(huán)的相應(yīng)顏色，阻值將實(shí)時(shí)給出。
4. Hex/Bin轉(zhuǎn)換
Intel Hex格式文件和Bin格式文件相互轉(zhuǎn)換，本功能使用機(jī)會(huì)較少。
Hex/Bin文件轉(zhuǎn)換為文本方式（變量定義方式），將Hex文件或Bin文件轉(zhuǎn)換為C/ASM源代碼格式的數(shù)據(jù)。
CRC計(jì)算，提供3種計(jì)算方法。
5. 串口調(diào)試器
可以通過(guò)串口接收/發(fā)送數(shù)據(jù)，作為普通的串口調(diào)試器，可以手動(dòng)發(fā)送所填內(nèi)容，也可以發(fā)送整個(gè)文件；
內(nèi)存映射功能，對(duì)于監(jiān)控單片機(jī)內(nèi)存非常方便，還可以定義內(nèi)存變量，自動(dòng)從接收到的數(shù)據(jù)中提取變量值，支持字節(jié)型、整型、長(zhǎng)整型、浮點(diǎn)型、雙精度型、位掩碼（可用于位變量）、數(shù)組型（其他不規(guī)則變量）等，同時(shí)支持10進(jìn)制、16進(jìn)制、2進(jìn)制顯示；可以自由選擇需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的變量；變量方案可以存盤(pán)等等；可以設(shè)為固定長(zhǎng)度或定義首/尾標(biāo)志，設(shè)置內(nèi)存中實(shí)際起始地址，顯示時(shí)和計(jì)算變量時(shí)用；由map文件自動(dòng)讀取內(nèi)存變量（因條件所限，目前只支持由 ImageCraft C(ICC) 編譯器產(chǎn)生的map文件，歡迎提供其他編譯器的map文件樣本）；
變量組合，適用于文本方式的變量監(jiān)測(cè)，例如： Var1=1111#var2=2222#var3=333.333
通訊時(shí)可以選擇二進(jìn)制、文本方式顯示；可設(shè)置自動(dòng)滾屏；設(shè)置最大顯示行數(shù)；
可以選擇多命令交互方式通訊，且可以作為主發(fā)方、從發(fā)方；主發(fā)時(shí)可以循環(huán)發(fā)送所選命令；從發(fā)時(shí)可以定義自動(dòng)應(yīng)答命令，即接收到表中所列的命令后，自動(dòng)用相應(yīng)內(nèi)容應(yīng)答，是不是很實(shí)用？
可以設(shè)為手動(dòng)發(fā)送或定時(shí)發(fā)送。
可自定義通訊超時(shí)時(shí)間。
可以保存歷史數(shù)據(jù)，包括發(fā)送和接收數(shù)據(jù)！
計(jì)劃加入調(diào)制解調(diào)器控制。
6. 端口監(jiān)視器
監(jiān)視所選串口/并口的一切通訊活動(dòng)而不占用其資源，可以設(shè)置過(guò)濾條件，可同時(shí)監(jiān)視多個(gè)端口，可以保存數(shù)據(jù)，可以直接記錄到文件中。
標(biāo)簽：
多功能
單片機(jī)
開(kāi)發(fā)工具
上傳時(shí)間：
2013-10-13
上傳用戶(hù)：大灰狼123456
超級(jí)單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具,包含:模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換表計(jì)算,LED 編碼器,色環(huán)電阻阻值計(jì)算,Hex/Bin轉(zhuǎn)換,串口調(diào)試器,端口監(jiān)視器等實(shí)用功能
單片機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)程中用到的多功能工具，包括熱敏電阻RT值--HEX數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；3種LED編碼；色環(huán)電阻計(jì)算器；HEX/BIN 文件互相轉(zhuǎn)換；eeprom數(shù)據(jù)到C/ASM源碼轉(zhuǎn)換；CRC校驗(yàn)生成；串口調(diào)試，帶簡(jiǎn)單而實(shí)用的數(shù)據(jù)分析功能；串口/并口通訊監(jiān)視等功能. 用C++ Builder開(kāi)發(fā)，無(wú)須安裝，直接運(yùn)行，不對(duì)注冊(cè)表進(jìn)行操作。純綠色軟件。
1. 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換表計(jì)算
本功能主要用于準(zhǔn)備用于查表計(jì)算的 R/T 表格，主要用于溫度、濁度等模擬量的測(cè)量，根據(jù)電路分壓電阻的位置分為兩種，可以參看圖示選擇正確的電路連接形式；可自定義分壓電阻阻值；目前支持8位 /10位轉(zhuǎn)換精度；可選擇生成匯編/C源代碼格式的數(shù)據(jù)等。
2. LED 編碼器
本功能主要用于自動(dòng)根據(jù)圖形信息、段位置信息生成可保存在單片機(jī)程序存儲(chǔ)器中供查表使用的數(shù)據(jù)。可自行定義字符的圖形及各段的位置信息；可以選擇LED類(lèi)型，目前有 7段、14段、16段三種類(lèi)型；自帶圖形定義，也可自定義并能保存自定義方案；自定義位置信息并可保存；可以生成 8位、4位編碼，4位編碼主要針對(duì)一些有 4個(gè)COM端的LED/LCD驅(qū)動(dòng)器；同樣可以保存為C/ASM格式數(shù)據(jù)。
3. 色環(huán)電阻阻值計(jì)算
本功能主要為記不住色環(huán)值的人（像我）用的，比較簡(jiǎn)單，單擊相應(yīng)環(huán)的相應(yīng)顏色，阻值將實(shí)時(shí)給出。
4. Hex/Bin轉(zhuǎn)換
Intel Hex格式文件和Bin格式文件相互轉(zhuǎn)換，本功能使用機(jī)會(huì)較少。
Hex/Bin文件轉(zhuǎn)換為文本方式（變量定義方式），將Hex文件或Bin文件轉(zhuǎn)換為C/ASM源代碼格式的數(shù)據(jù)。
CRC計(jì)算，提供3種計(jì)算方法。
5. 串口調(diào)試器
可以通過(guò)串口接收/發(fā)送數(shù)據(jù)，作為普通的串口調(diào)試器，可以手動(dòng)發(fā)送所填內(nèi)容，也可以發(fā)送整個(gè)文件；
內(nèi)存映射功能，對(duì)于監(jiān)控單片機(jī)內(nèi)存非常方便，還可以定義內(nèi)存變量，自動(dòng)從接收到的數(shù)據(jù)中提取變量值，支持字節(jié)型、整型、長(zhǎng)整型、浮點(diǎn)型、雙精度型、位掩碼（可用于位變量）、數(shù)組型（其他不規(guī)則變量）等，同時(shí)支持10進(jìn)制、16進(jìn)制、2進(jìn)制顯示；可以自由選擇需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的變量；變量方案可以存盤(pán)等等；可以設(shè)為固定長(zhǎng)度或定義首/尾標(biāo)志，設(shè)置內(nèi)存中實(shí)際起始地址，顯示時(shí)和計(jì)算變量時(shí)用；由map文件自動(dòng)讀取內(nèi)存變量（因條件所限，目前只支持由 ImageCraft C(ICC) 編譯器產(chǎn)生的map文件，歡迎提供其他編譯器的map文件樣本）；
變量組合，適用于文本方式的變量監(jiān)測(cè)，例如： Var1=1111#var2=2222#var3=333.333
通訊時(shí)可以選擇二進(jìn)制、文本方式顯示；可設(shè)置自動(dòng)滾屏；設(shè)置最大顯示行數(shù)；
可以選擇多命令交互方式通訊，且可以作為主發(fā)方、從發(fā)方；主發(fā)時(shí)可以循環(huán)發(fā)送所選命令；從發(fā)時(shí)可以定義自動(dòng)應(yīng)答命令，即接收到表中所列的命令后，自動(dòng)用相應(yīng)內(nèi)容應(yīng)答，是不是很實(shí)用？
可以設(shè)為手動(dòng)發(fā)送或定時(shí)發(fā)送。
可自定義通訊超時(shí)時(shí)間。
可以保存歷史數(shù)據(jù)，包括發(fā)送和接收數(shù)據(jù)！
計(jì)劃加入調(diào)制解調(diào)器控制。
6. 端口監(jiān)視器
監(jiān)視所選串口/并口的一切通訊活動(dòng)而不占用其資源，可以設(shè)置過(guò)濾條件，可同時(shí)監(jiān)視多個(gè)端口，可以保存數(shù)據(jù)，可以直接記錄到文件中。
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