1.4 analog output

Arduino UNO沒有真正的analog output。

但有時，要與真實世界互動，digital的輸出只有開與關，並不夠用，例如要控制LED的光亮度，要控制直流馬達的運行速度等，就需要analog輸出。Arduino雖然沒有直正的analog輸出，但在大部分情況下，用PWM模擬analog輸出已經足夠。

PWM(Pulse Width Modulation)，顧名思意，就是用pulse(即是方波)的寬度，去控制平均輸出的電壓值。

例如上圖中，25% Duty Cycle就是在一個週期內，25%時間是HIGH，75%時間是LOW，只要週期夠小，變化速度夠快，用來亮LED，人的肉眼根本看不到閃爍，只會見到LED暗了。

所以說，25% Duty Cycle，平均輸出的電壓是: $5V\times \frac{25}{100}=1.25V$$5V \times \frac{25}{100} = 1.25V$

50% Duty Cycle，平均電壓就是：$5V\times \frac{50}{100}=2.5V$$5V \times \frac{50}{100} = 2.5V$，如此類推。

Arduino UNO只有pin 3, 5, 6, 9, 10, 11可以用內置的analogWrite()函數輸出PWM訊號。輸出的解柝度是8-bits，即0 ~ 255。下面再詳談。

analogWrite()與PWM

效果

上傳後，LED會由暗慢慢變光。

電路圖

程式碼

​x
1
void setup(){
2
    pinMode(9, OUTPUT);
3
}
4

5
void loop(){
6
    for(byte i=0; i<=255; i++){
7
        analogWrite(9, i);
8
        delay(20);
9
    }
10
}

說明

一段很簡單的程式。上一節已經提過，analogWrite(pin, value);是用來輸出PWM訊號的，第一個參數用來返定輸出腳位。第二個參數設定輸出的"力度"。

例如，analogWrite(9, 30); 就是在9腳輸出$5V\times \frac{30}{255}\approx 0.59V$$5V \times \frac{30}{255} \approx 0.59V$。

動動腦

1. PWM全寫是？

2. 計算：平均輸出要3.75V，analogWrite(9, x)中的x應該是多少？

3. 計算：analogWrite(9, 200);中，9腳的平均輸出電壓是多少？

4. 列出Arduino UNO內置可用analogWrite的PWM腳位。

5. Arduino UNO內置的PWM解柝度是多少？