Arduino控制蜂鸣器、实现PWM调节光亮

Arduino 学习笔记2！

终究还是散了

6950人浏览 · 2023-04-22 20:18:59

终究还是散了 · 2023-04-22 20:18:59 发布

一.蜂鸣器输出实验

1.源代码

int buzzer=2;//设置控制蜂鸣器的数字口对应板子上2口
void setup() 
{ 
  pinMode(buzzer,OUTPUT);//设置对应的输出模式
} 
void loop() 
{ 
  unsigned char i,j;//定义变量
  while(1) 
 { 
    for(i=0;i<50;i++)//输出一个频率的声音
    { 
      digitalWrite(buzzer,HIGH);//高电平打开蜂鸣器发声
      delay(1);//延时1ms 通过这个延时可以改变声音的频率不同
      digitalWrite(buzzer,LOW);//低电平关闭蜂鸣器不发声音
      delay(1);//延时ms 通过这个延时可以改变声音的频率不同
    } 
    for(i=0;i<50;i++)//输出另一个频率癿声音 
    { 
      digitalWrite(buzzer,HIGH);//高电平打开蜂鸣器发声
      delay(5);//延时2ms 通过这个延时可以改变声音的频率不同
      digitalWrite(buzzer,LOW);//低电平关闭蜂鸣器不发声音
      delay(5);//延时2ms 通过这个延时可以改变声音的频率不同
    } 
  } 
}

2.定义数字引脚

int buzzer=2;//设置控制蜂鸣器的数字口对应板子上2口
int redLed=2;//定义板子上数字口2
int yellowLed=3;//定义板子上数字口3
int greenLed=4;//定义板子上数字口4

在 Arduino 中，数字引脚可以使用 int 或 uint8_t 来定义。int 是有符号整数类型，通常用于表示更大的数字范围，而 uint8_t 是无符号的 8 位整数类型（相当于C语言中的long），可以表示 0-255 的数字范围，这对于表示数字引脚非常方便。在实际应用中，两种类型都可以使用，具体取决于你的需求和个人喜好。

3.unsigned char

在 C/C++ 中，char 类型数据可以被看作是整数类型。unsigned char 表示无符号的 8 位整数类型，其表示范围为 0-255。当你使用 unsigned char i,j; 定义变量 i 和 j 后，它们就被分配了 1 个字节（8 位）的内存空间，可以用来存储整数值。

由于 i 和 j 都是整数类型，因此你可以对它们进行加、减、乘、除等基本数学运算，以及自增和自减运算。在这种情况下，执行 i++ 操作时，编译器会将 i 的值加 1，并将结果存回到变量 i 中。如果 i 已经达到了 255，再执行 i++ 运算时，i 的值会被重置为 0，因为 unsigned char 类型的取值范围为 0-255。

需要注意的是，在 unsigned char 类型中执行数学运算或自增/自减操作时，可能会出现溢出现象。例如，当 i 的值为 255 时再进行 i++ 运算，i 的值就会变成 0。因此，在使用 unsigned char 类型时应该特别小心，确保不会出现意外结果。

4.蜂鸣器

蜂鸣器通常有正负极之分。在接线时，应确保将红色或标有"+“符号的线连接到电源的正极，黑色或标有”-"符号的线连接到电源的负极，否则蜂鸣器可能无法正常工作。

蜂鸣器可以分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。有源蜂鸣器指的是需要外接振荡器或者驱动信号才能发声的蜂鸣器。这种蜂鸣器通常需要在电路中加上一个谐振电路，才能产生所需要的共振频率，并发出声音。相反，无源蜂鸣器是一种自带驱动电路的蜂鸣器，可以直接接到电源上即可发出声音。无缘蜂鸣器适用于需要简单操作、易于使用的场合，例如电子闹钟、计时器、温度计等。

本次实验用的无源蜂鸣器。

5.实现不同频率

本次实验的电路图与常用数字引脚控制LED灯电路图类似，即蜂鸣器的正极接数字引脚，负极接负极GND。实现不同频率，通过delay()延时函数来设置不同的频率，即每次的延时时间不同，蜂鸣器的频率也不同。

二.蜂鸣器控制实验

1.源代码

int buzzer=2;//设置控制蜂鸣器的数字口对应板子上2口
int key=4;//定义板子上数字4口
int flag=0;//定义一个变量记录按键按下后蜂鸣器是关闭还是打开

void setup() 
{ 
  pinMode(buzzer,OUTPUT);//设置对应的输出模式
  pinMode(key,INPUT_PULLUP);//定义按键为上拉输入模式
} 
void loop() 
{ 
    if(digitalRead(key)==LOW)//判断按键是否按下，按键按下时为高电平
    {
      if(flag==0){//判断蜂鸣器是否打开
        flag=1; //标志蜂鸣器打开 
        digitalWrite(buzzer,HIGH);//对应的蜂鸣器发声
    
      }else{
        flag=0;  //标志蜂鸣器关闭
        digitalWrite(buzzer,LOW);//对应的蜂鸣器不发声

      }
       while(!digitalRead(key));//按键释放时候退出while循环，防止按键按下多次触发

    }
 
}

2.电路图

3.理解

同样是用按键控制电路，所以本次实验较按键控制LED实验思路受一样的，也无新的陌生函数，唯一不同就是这里的蜂鸣器是常规接法，而按键控制LED灯接法比较特殊，所以digitalWrite(buzzer,HIGH)表示开启蜂鸣器，digitalWrite(buzzer,LOW)表示关闭蜂鸣器。

按键控制LED实验

三.电位器调节实验

1.源代码

int dwqPin=14;   //定义电位器接口14(这个是板子的模拟口A0)
void setup()
{
    pinMode(dwqPin,INPUT);  //定义数字接口为输出接口
    Serial.begin(9600);     //设置波特率为9600
}

void loop()
{
    Serial.println("模拟量值为：");    //显示字符串"模拟量值为："
    Serial.println(analogRead(dwqPin));    //读取模拟接口A0的值，并且通过串口进行显示出来
    delay(2000);//延时2秒
}

2.电路图

3.电位器

Arduino电位器指的是一种用于控制模拟信号的模拟输入设备。它通常由一个可调节的旋钮和两个输出端口组成，其中一个输出端口连接到Arduino板子上的模拟输入引脚，另一个输出端口则连接到地线。通过旋转旋钮，可以改变电位器的输出电压，从而改变连接到模拟输入引脚的电压值。Arduino电位器常用于控制LED灯的亮度、音调发生器的频率等场合。

4.数字引脚和模拟引脚

Arduino板子上的数字引脚和模拟引脚都是用于输入和输出信号的引脚，但它们之间有很大的区别。

Arduino的数字引脚只能够输出两种状态：高电平和低电平，因此它们也被称为IO（Input/Output）引脚。数字引脚用于控制数字电路中的开关、继电器等应用，以及读取数字传感器如按钮、光敏电阻等的状态。在Arduino Uno板子上，有14个数字引脚（0-13），其中6个引脚可以作为PWM输出（3, 5, 6, 9, 10, 和 11）。

相比之下，Arduino的模拟引脚可以输出连续变化的电压信号。它们通常用于传输和处理模拟信号，例如声音、图像、温度和湿度等物理量。Arduino Uno板子上有6个模拟引脚（A0-A5），它们可以根据外部设备提供的电压来产生10位数字值的模拟输入数据，或者通过PWM技术产生模拟输出信号。

需要注意的是，Arduino的数字引脚和模拟引脚可以互相转换使用。例如，可以将一个数字引脚设置为输出，并将其连接到一个LED，然后使用analogWrite()函数在该引脚上产生PWM信号，从而控制LED的亮度。此外，也可以将一个模拟引脚设置为数字输入并读取其状态。因此，在设计Arduino程序时，需要根据具体应用需求选择合适的引脚类型。

常使用下面数字定义模拟引脚：

模拟引脚	数字引脚
A0	14
A1	15
A2	16
A3	17
A4	18
A5	19

5.PWM技术

PWM输出是一种电子信号，使用脉宽调制（Pulse Width Modulation, PWM）技术来控制输出信号的能量。PWM输出通常用于控制电机速度、LED亮度和音频信号的调制等应用。

PWM信号由一系列脉冲组成，在此过程中每个脉冲的宽度（即通断时间）确定了平均输出功率的大小。这些脉冲的频率通常是固定的，但占空比（开通时间与总周期时间之比）可以通过软件或硬件来改变，从而控制输出信号的平均能量。

为了使用微控制器生成PWM输出，软件需要设置一个定时器以在固定的频率下产生周期性中断。在每次中断时，软件根据所需的输出级别更新占空比。硬件随后会在输出引脚上生成相应的PWM波形。

同时，专用的PWM集成电路（PWM ICs）通常具有内置定时器和其他功能，简化了生成PWM输出的过程。这些IC还可以提供额外的功能，例如故障检测和保护电路，因此在许多应用中都很流行。

6.analogRead()函数

作用:本指令用于从Arduino的模拟输入引脚读取数值。
Arduino控制器有多个10位数模转换通道。这意味着Arduino可以将0－5伏特的电压输入信号映射到数值0－1023。换句话说，我们可以将5伏特等分成1024份。0伏特的输入信号对应着数值0，而5伏特的输入信号对应着1023。
语法：analogRead(pin)
参数：被读取的模拟引脚号码
返回值：0到1023之间的值

四.光控小灯实验

1.源代码

int led = 2; //定义小灯的输出引脚数字口2
int lightR = 14;//定义光敏电阻的输入引脚14,也就是对应的模拟口A0
int val;
void setup() 
{ 
  pinMode(led,OUTPUT);//设置连接小灯的引脚为输出模式
   pinMode(lightR,INPUT);
   Serial.begin(9600);     //设置波特率为9600
} 

void loop() 
{ 
  val=analogRead(lightR);  //读取模拟接口A0的值，也就是14号口，把值赋给val
  Serial.println(val);    //通过串口打印对应的val值，并且通过串口进行显示出来
  delay(1000);//延时1秒
  if(val>300)//判断是否大于设定值
   {
      digitalWrite(led,HIGH);//点亮led
   }else{
     digitalWrite(led,LOW);//关闭led
   }
}

2.电路图

3.波特率

波特率是指数据在通信中传输的速率，它是衡量串行通信速度的一个参数。9600 是比较常见的波特率之一，因为它既可用于低速通信，也可以用于高速通信。

在计算机和现代电子设备中，串行通信通常使用异步串行通信协议进行通信。在这种协议中，传输数据需要发送方和接收方都采用相同的波特率。9600 是一个合理的选择，因为它可以很好地平衡通信速度和传输距离之间的关系，并且在大多数情况下具有良好的兼容性和稳定性。

此外，9600 波特率还具有与其他常用波特率（例如 300、1200、2400、4800 和 19200）相比相对较高的数据传输速度，因此它在许多应用中被广泛使用。

4.VCC

在Arduino中，VCC通常指的是芯片上的电源引脚，也就是电路板上用于提供电源的正极。一般来说，VCC引脚连接到外部电源或者芯片内部的稳压器，用于为整个系统提供稳定的电源。

电源引脚在模拟引脚旁边。

Arduino的电源引脚数量取决于不同型号的开发板，但通常都会包括以下几个电源引脚：

VCC（或VIN）：用于连接外部电源或者芯片内部的稳压器，以提供系统所需的电源。
GND：用于连接电路板和其他组件的地线，提供回路的闭合路径。
3.3V（或5V）：一些Arduino型号可能还包括一个额外的电源引脚，一般用于连接低功耗的外围设备和传感器，例如无线模块、温度传感器等。

五.PWM调节光亮实验

1.源代码

int ledpin=3;//定义数字接口3输出PWM波
int dwqPin=14;   //定义电位器接口14(这个是板子的模拟口A0)
int val = 0;  //定义变量
void setup()
{
    pinMode(ledpin,OUTPUT);  //定义LED灯控制口为输入
    pinMode(dwqPin,INPUT);  //定义数字接口为输出接口
    Serial.begin(9600);     //设置波特率为9600
}
void loop()
{
    val=analogRead(dwqPin);//读取电位器的值传给val变量
    Serial.println("模拟量值为：");    //显示字符串"模拟量值为："
    Serial.println(val/4);    //读取模拟接口A0的值，并且通过串口进行显示出来
    analogWrite(ledpin,val/4);// 用产生的pwm波控制小灯，其中pwm波的范围为0到255
    delay(100);//延时100ms
}