Arduino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)
註：這裡使用的類比輸出值範圍為0~255，0最小(0V)，255最大(5V)
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[腳位(號碼)模式設為(OUTPUT)]的積木。
做一個變數[呼吸]，[腳位(11)類比輸出(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：呼吸燈.sb2
延伸：
1.如何改變呼吸(亮、暗)速度？
2.請同學思考並試試看[變數改變]和[腳位..類比輸出..]這兩個積木指令的順序如果相反，結果有何不同？
3.為了讓變化更容易觀察，可以在程式中增加[等待1秒]的指令，觀察變數的變化。
註：這裡使用的類比輸出值範圍為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的類比輸出，來控制三種顏色LED的亮度。
程式開始先拉[腳位(號碼)模式設為(OUTPUT)]的積木，將D9、D10、D11設定為輸出。
做一個變數[呼吸]，[腳位(9)類比輸出(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。
接著換設定腳位D10的類比輸出值為[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
程式執行後會發現換下一顆燈時，原來的燈並沒有全暗(還有一點亮光)，為什麼？
因為[將變數改變]和[腳位..類比輸出..]這兩個積木指令的順序影響，改變一下試試看。
程式下載：3呼吸燈1.sb2
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呼吸，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。
延伸：
上面是LED一個一個亮，試試看修改程式變成成如下面影片的流星燈。
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D9、D10、D11的[腳位(…)類比輸出(…)]積木中放在一起，三個綠、黃、紅LED就一起動作了。
程式下載：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[腳位(號碼)類比輸出(數量值)]指令中的(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：呼吸燈(隨機).sb2
延伸：
1.請同學思考並試試看，如何讓顏色變換速度減慢？
2.請學生設計亮燈後要熄滅，保持只有一顆LED是亮的。
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1：
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
註2：
資料來源：https://www.facebook.com/DavidHuangsLab/posts/598599460593751
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相關連結：
初級班課程目錄
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WFduino第四課(3顆LED紅綠燈)
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