S2A第五課(PWM模擬類比輸出)

Arduino UNO控制板的數位腳位上有[~]符號的D3,D5,D6,D9,D10,D11也可以當作類比輸出，利用PWM模擬不同的電壓輸出。(註)

一、呼吸燈(漸亮、漸暗、漸亮、漸暗、不斷循環)

1.一顆LED呼吸燈

紅色LED長腳(正極)接數位腳D11，短腳接電阻，再接GND

先拉一個[啟用：數位腳位(號碼)為輸入]的積木

點旁邊三角形就可以看到許多設定，點其中的[PWM]，完成設定

做一個變數[呼吸]，[模擬類比輸出(PWM)：設定腳位(11)的值為(呼吸)]，改變[呼吸]的數值，輸出的電壓就會改變，LED的亮度也就跟著改變。

先將呼吸變數慢慢增加，LED愈來愈亮。再將呼吸變數慢慢減少，LED愈來愈暗。

[重複執行]這個動作。

程式下載：1呼吸燈.sb2

延伸：

請同學思考並試試看[變數改變]和[設定腳位的值]這兩個積木指令的順序如果相反，結果有何不同？

為了讓變化更容易觀察，可以再程式中增加[等待1秒]的指令，觀察變數的變化。

註：這裡使用的PWM值範圍為0~255，0最小(0V)，255最大(5V)

2.三顆LED呼吸燈輪流呼吸(漸亮、漸暗、換下一顆漸亮、漸暗、不斷循環)

紅色LED，正極接D11

黃色LED，正極接D10

綠色LED，正極接D9

控制D9、D10、D11的PWM輸出，來控制三種顏色LED的亮度。

程式開始先設啟用數位腳位9、10、11為PWM

做一個變數[呼吸]，[模擬類比輸出(PWM)：設定腳位(9)的值為(呼吸)]，改變[呼吸]的數值，輸出的電壓就會改變，綠色LED的亮度也就跟著改變。

先將呼吸變數慢慢增加，綠色LED愈來愈亮。再將呼吸變數慢慢減少，綠色LED愈來愈暗。

接著換設置設定腳位D10的PWM輸出值為[呼吸]，然後是D11，不停地重複。

[重複執行]這個動作。

程式下載：3呼吸燈.sb2

PS：寫程式除了要能執行需要的功能外，如果能讓程式簡短一些，執行更有效率，更是程式設計的精神所在。

上面的範例並不是最短的程式，還有更簡短的程式寫法您想到了嗎？

延伸：

a.簡短程式

增加一個[燈號]的變數。

讓燈號從9到11重複三次，讓綠、黃、紅LED輪流呼吸。

程式下載：3呼吸燈(短).sb2

b.模仿霹靂燈，同時接18顆LED燈來呼吸

程式下載：18呼吸燈(短).sb2

從影片中可以看到大部分的燈都不會亮，為什麼？

因為只有數位腳位上有[~]符號的D3,D5,D6,D9,D10,D11也可以當作類比輸出，所以只有這6顆燈會呼吸。

3.三顆LED呼吸燈一起呼吸(三顆LED一起漸亮、漸暗、漸亮、漸暗、不斷循環)

跟一顆LED呼吸燈主程式相似，直接將[模擬類比輸出:設定腳位(9、10、11)的值為(呼吸)]放在一起，三個綠、黃、紅就一起動作了。

程式下載：3呼吸燈(一起).sb2

4.隨機呼吸(三顆LED隨機改變亮度)

程式開始先設啟用數位腳位9、10、11為PWM

將[模擬類比輸出(PWM)：設定腳位(號碼)的值為(數量值)]指令中，(號碼)用[在9到11間隨機選一個數]替換，(數量值)用[在0到255間隨機選一個數]替換

[重複執行]這個動作，三顆LED的亮度也就跟著隨機改變。

程式下載：3呼吸燈(隨機).sb2

延伸：請同學思考並試試看，如何讓顏色變換速度減慢？

二、其他應用

可以控制馬達轉速，調整風扇轉速……等應用。後面再介紹。

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註：

Pulse Width Modulation (PWM)，脈衝寬度調變。

簡單的說，他是一種利用數位訊號模擬類比訊號的方式。

通常我們可以用來調整燈光的亮度、馬達的轉速、RGB LED 的配色、螢幕亮度控制、喇叭的大小聲/聲音頻率等…。

PWM 的原理，就是藉由數位訊號高頻率的切換，調整開關的比例，我們可以模擬出我們需要的類比訊號。

資料來源：http://thats-worth.blogspot.tw/2014/04/arduino-pwm-arduino-pulse-width.html

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相關連結：

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網路線上版scratch2.0操控arduino(S2A)

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S2A第一課(概論、連接)

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S2A第四課(3顆LED紅綠燈)

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S2A第五課(PWM模擬類比輸出)

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同時控制4片Arduino板子

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