2.5　可调亮度的LED灯

在前面的实验中，我们使用了电位器。那么，电位器的工作原理是什么？电位器在日常生活中有什么用呢？其实它很常见，在收音机上，电位器可调节音量的大小；在台灯上，电位器可调节灯光的亮暗。

灯光过亮与过暗都不利于眼睛健康，在睡觉时，我们常常希望灯光尽可能暗一些，因此，非常有必要在普通照明灯上加装可调亮度的装置。

2.5.1　实验描述

让LED灯D3、D5、D6、D9、D10、D11的亮度随电位器的旋转而变化。AU05的电路原理图、电路板图和实物图如图2.8所示。

2.5.2　知识要点

1.脉冲宽度调制

脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）是一种运用微控制器控制输出数字信号电平方式，实现输出模拟信号高低的技术。数字信号指信息参数在时间与幅度上不连续的信号，模拟信号指信息参数在时间与幅度上连续、不间断的信号。PWM技术用于控制LED灯的亮度和电机输出功率。

2.Arduino Uno开发板近似模拟输出

Arduino Uno开发板虽然没有模拟输出端口，但是可运用语句analogWrite（pin，value）；设置引脚pin（特指Arduino Uno开发板上标有“～”符号的数字端口3、5、6、9、10、11）产生占空比稳定的矩形波信号，实现近似模拟输出效果。其中，数字端口3、9、10、11产生的波形频率约为490Hz，数字端口5、6产生的波形频率约为980Hz。矩形波是一种非正弦曲线的波形，理想矩形波只有“高”和“低”这两个值。高电平在一个波形周期内占有的时间比值称为占空比，即占空比=高电平时间/（高电平时间+低电平时间），一般将占空比为50%的矩形波称为方波。图2.9所示为占空比为0%、25%、50%、100%的波形图。

单次高电平持续时间称为脉冲宽度，通过改变占空比调节输出电压值的方法称为脉冲宽度调制技术。在矩形波信号中，单次高电平持续时间加上单次低电平持续时间为一个周期，周期的单位是s。在1s内矩形波的高低电平变化次数称为频率，频率的单位是Hz，频率等于周期的倒数，PWM端口输出电压值=最大电压值（5V）×占空比。

2.5.3　编程要点

1.语句analogWrite（pin，value）；

该语句表示引脚pin的输出值value为0～255，对应的占空比为0%～100%，对应的模拟电压值为0～5V，当输出值value=127时，对应的占空比为50%，对应的模拟电压值为2.5V。使用该语句输出模拟电压值时，不需要通过pinMode函数设置端口为输出模式。

2.Arduino Uno开发板近似模拟输出的编程方法

2.5.4　程序设计

（1）程序参考

（2）实验结果

组装并焊接AU05电路板，将电路板的排针插入Arduino Uno开发板对应的插槽内，调节电位器，LED灯D3、D5、D6、D9、D10、D11的亮度将随电位器的旋转而变化。上传代码，以顺时针方向调节电位器的旋钮，可见LED灯D3、D5、D6、D9、D10、D11的亮度（　）；以逆时针方向调节电位器的旋钮，可见LED灯D3、D5、D6、D9、D10、D11的亮度（　）。（选择：A.由亮变暗，最后熄灭　B.由熄灭变亮，最后很亮　C.不变）

2.5.5　拓展和挑战

AU05电路板上，光敏电阻的一端与Arduino Uno开发板上的模拟端口A1连接，另一端与端口5V连接，将语句val=analogRead（0）；中的数字0修改为1，即读出模拟端口A1的值，赋给变量val，重新编译、上传代码，挡住光敏电阻上方的光线，可见LED灯D3、D5、D6、D9、D10、D11的亮度（　）；当光敏电阻上方的光线变亮时，可见LED灯D3、D5、D6、D9、D10、D11的亮度（　）。（选择：A.由亮变暗　B.由暗变亮　C.不变）