代码收藏家技术教程 2024-01-10

NodeMCU ESP8266 PWM波形输出教程（图文详解）

NodeMCU ESP8266 基于 Arduino 的 PWM波形输出

文章目录

NodeMCU ESP8266 基于 Arduino 的 PWM波形输出

什么是PWM?

常用接口

pinMode

analogWrite

示例

总结

什么是PWM?

PWM是脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）的缩写，是一种用于控制电子设备的技术。

PWM的基本原理是周期性地改变信号的脉冲宽度，通常以一个固定的周期(Period)为基准，然后在每个周期内调整脉冲的占空比(Duty)，即高电平和低电平的时间比例。

可以通过调整脉冲信号的占空比来控制电路中的电流，电压或功率，以实现精确的控制和调节。

PWM具体如下图所示；

下图分别是占空比0%,25%,100%的情况，具体如下所示；

PWM广泛应用于各种电子设备中，包括电机驱动、LED调光、音频放大器、电源管理和温度控制等。

它是一种高效的控制方法，因为它可以在不产生多余热能的情况下，通过调整占空比来控制电流或电压，从而降低能耗和发热。

下面我们将介绍如何通过PWM调整LED的亮度。

常用接口

这里我们使用D2接口作为PWM的实验，这个接口可以输出模拟的PWM波形，另外接了一个LED灯，可以调整LED灯的亮度，或者可以做一个呼吸灯，具体硬件如下图所示；

pinMode

pinMode接口将D2的GPIO设置为输出模式；

pinMode(2, OUTPUT);

analogWrite

analogWrite 是Arduino编程中用于产生模拟PWM（脉冲宽度调制）信号的函数。

尽管名字中包含 “analog”，但在NodeMCU ESP8266等某些硬件上，analogWrite实际上用于产生数字PWM信号，而不是真正的模拟信号。

在NodeMCU ESP8266芯片上，PWM信号是通过快速地切换数字信号的高电平和低电平来模拟模拟信号。

analogWrite函数允许您设置一个引脚上的PWM占空比，从而控制连接到该引脚的设备的亮度、速度或其他参数。

以下是analogWrite函数的基本语法：

analogWrite(pin, value);

pin：要设置PWM的引脚号，通常是一个数字，例如D1或D2，分别对应1和2；

value：PWM占空比的数值，通常是介于0和255之间的整数，其中0表示低电平（完全关闭），255表示高电平（100%占空比，完全开启），其他值在这两者之间调整亮度或速度等参数。

注意，在NodeMCU ESP8266等某些硬件上，PWM的范围可能不是标准的0到255，而是0到1023，因此您需要根据您的具体硬件进行调整。

analogWrite函数通常用于控制LED的亮度、电机的速度、舵机的角度等需要调整电压或电流的应用中。

在使用之前，确保选择正确的引脚，以及适当调整PWM范围以满足您的需求。

示例

下面我们使用NodeMCU ESP8266的D2引脚创建呼吸灯效果的Arduino示例程序。

这个程序会让LED逐渐变亮再逐渐变暗，循环往复，实现呼吸灯效果；

具体如下所示；

const int ledPin = D2;   // 设置使用的GPIO引脚（D2）
const int pwmRange = 1023; // PWM范围

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  // 逐渐变亮
  for (int dutyCycle = 0; dutyCycle <= pwmRange; dutyCycle++) {
    analogWrite(ledPin, dutyCycle);
    delay(10);  // 控制变化速度
  }

  // 逐渐变暗
  for (int dutyCycle = pwmRange; dutyCycle >= 0; dutyCycle--) {
    analogWrite(ledPin, dutyCycle);
    delay(10);  // 控制变化速度
  }
}

在这个程序中，我们首先设置了使用的引脚（D2）和PWM范围（0-1023）。

在setup函数中，我们将D2引脚设置为输出模式。

在loop函数中，我们使用analogWrite函数逐渐增加和减小PWM占空比，从而控制LED的亮度。通过调整delay函数的参数，您可以控制变化的速度。

此示例代码会循环执行，使LED看起来像在呼吸。