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利用ESP32 PWM信号控制LED的亮度

描述

  在本教程中,我们将讨论ESP32 开发板的 PWM(脉冲宽度调制)引脚。ESP32 开发板的所有 GPIO 引脚(Power、GND、Tx、Rx 和 EN 除外)均可用于获取 PWM 信号。作为ESP32 PWM 示例,我们将构建一个简单的电路,根据 PWM 信号改变 LED 亮度。

  所需组件

  ESP32

  引领

  330Ω电阻

  10k 锅

  面包板

  PWM 生成

  在解释 ESP32 上的 PWM 生成之前,让我们讨论一些与 PWM 相关的术语。

  TON(开启时间):信号为高电平的持续时间。

  TOFF(关闭时间):信号为低电平的持续时间。

  周期:它是 PWM 信号的开启时间和关闭时间的总和。

  TotalPeriod = T ON + T OFF

  占空比:在 PWM 信号周期内信号为高电平的时间百分比。

  占空比 = T ON /T总计* 100

  例如,如果一个总周期为 10ms 的脉冲保持 ON(高)5ms。然后,占空比将是:

  占空比 = 5/10 * 100 = 50% 占空比

PWM

  PWM的频率:PWM 信号的频率决定了 PWM 完成一个周期的速度。一个周期是完成一个 PWM 信号的 ON 和 OFF,如上图所示。

  ESP32 上的 PWM 生成

  在Arduino和 NodeMCU 中,我们使用模拟写入()函数将 0 到 254 之间的值“写入”到 LED 引脚。但是ESP32开发板不支持analogWrite()函数。所以我们将使用另一个函数而不是analogWrite(),即ledcWrite()函数。ledcWrite ()与analogWrite()非常相似。它还需要两个参数:我们想要“写入”PWM 值的 PWM 通道和我们想要写入所选通道的 PWM 值。ESP32 有 16 个 PWM 通道,您可以使用任何 GPIO 来生成 PWM 输出。ESP32 提供了三个函数来分配一个 PWM 通道到一个引脚,以及配置 PWM 信号的分辨率、频率和占空比。这些功能是:

  ledcAttachPin(gpio, channel)

  ledcSetup(channel, frequency, resolution)

  ledcWrite(channel, dutycycle)

  电路原理图

  ESP32 PWM的电路图如下所示。

PWM

  该电路包含一个 LED、一个电阻器和一个 10K 电位器。LED 的负极通过一个 330 Ω 的电阻连接到 ESP32 的 GND。您可以使用 230 Ω 和 500 Ω 之间的任何电阻值。将 LED 正极引脚连接到 GPIO 16,将 Pot 的信号引脚连接到 ESP32 的 ADC1 (VP) 引脚。

ESP32 PWM 代码说明

完整的代码在页面末尾给出。

此代码不需要任何库,因此通过定义引脚开始您的代码,LED 连接到。就我而言,我使用 GPIO 16 连接 LED。

 

常量 int ledPin = 16; // 16对应GPIO16

 

之后,在下一行设置 PWM 信号属性。我将 PWM 频率设置为 9000,分辨率设置为 10,您可以更改它以生成不同的 PWM 信号。ESP32 板支持从 1 位到 16 位的 PWM 分辨率。您还需要选择一个 PWM 通道。ESP32 共有 16 个(0 到 15)个 PWM 通道。 

 

常量 int 频率 = 9000;
常量 int ledChannel = 0;
常量 int 分辨率 = 10;

 

现在在void setup()函数中,使用ledcSetup()函数使用您之前设置的属性配置 LED PWM。在下一行中,定义连接 LED 的 GPIO 引脚。ledcAttachPin ()函数用于定义 GPIO 引脚和生成信号的通道。在我的例子中,我使用了 GPIO 16 的 ledPin 和对应于通道 0 的 ledChannel。

 

无效设置(){
  序列号.开始(9600);
  ledcSetup(ledChannel, 频率, 分辨率);
  ledcAttachPin(ledPin, ledChannel);
}

 

在void 循环中,读取连接 Pot 的模拟引脚并将读数存储在名为'dutyCycle'的变量中。LED 亮度会随着电位器的旋转而增加或减少。ledcWrite ()与analogWrite()非常相似。

 

无效循环(){
   dutyCycle = 模拟读取(A0);
   ledcWrite(ledChannel, dutyCycle);
   延迟(15);
  }

 

  测试 ESP32 PWM 信号

  要测试 ESP32 PWM 信号,请按照电路图连接 LED 和电位器,然后将代码上传到您的 ESP32。确保您选择了正确的板和 COM 端口。现在旋转电位器来增加或减少 LED 亮度。

PWM

常量 int ledPin = 16; // 16对应GPIO16
uint16_t 占空比;
// 设置 PWM 属性
常量 int 频率 = 15000;
常量 int ledChannel = 0;
常量 int 分辨率 = 13;
无效设置(){
序列号.开始(9600);
// 配置 LED PWM 功能
ledcSetup(ledChannel, 频率, 分辨率);
// 将通道附加到要控制的 GPIO
ledcAttachPin(ledPin, ledChannel);
}
无效循环(){
dutyCycle = 模拟读取(A0);
Serial.print(dutyCycle);
// 使用 PWM 改变 LED 亮度
ledcWrite(ledChannel, dutyCycle);
延迟(15);
}

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