脈寬調(diào)制（PWM） 是描述一種數(shù)字信號(hào)的花哨術(shù)語。脈寬調(diào)制用于各種應(yīng)用，包括復(fù)雜的控制電路。我們?cè)?SparkFun 使用它們的一種常見方法是控制RGB LED的調(diào)光或控制舵機(jī)的方向。我們可以在這兩種應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)一系列結(jié)果，因?yàn)槊}寬調(diào)制允許我們以模擬方式改變信號(hào)處于高電平的時(shí)間。雖然信號(hào)在任何時(shí)候都只能為高電平（通常為5V）或低電平（接地），但我們可以在一致的時(shí)間間隔內(nèi)改變信號(hào)為高電平與低電平時(shí)相比的時(shí)間比例。

占空比

當(dāng)信號(hào)為高電平時(shí)，我們稱之為“準(zhǔn)時(shí)”。為了描述“準(zhǔn)時(shí)”的數(shù)量，我們使用占空比的概念。占空比以百分比為單位。占空比百分比具體描述了數(shù)字信號(hào)在間隔或時(shí)間段內(nèi)開啟的時(shí)間百分比。該周期是波形頻率的倒數(shù)。

如果數(shù)字信號(hào)有一半時(shí)間打開，另一半時(shí)間關(guān)閉，我們會(huì)說數(shù)字信號(hào)的占空比為 50%，類似于理想的方波。如果百分比高于 50%，則數(shù)字信號(hào)在高電平狀態(tài)下花費(fèi)的時(shí)間比在低電平狀態(tài)下花費(fèi)的時(shí)間長，反之亦然，如果占空比小于 50%。下圖說明了這三種情況：

100% 占空比與將電壓設(shè)置為 5 伏（高）相同。0% 占空比與信號(hào)接地相同。

例子

您可以通過調(diào)整占空比來控制 LED 的亮度。

使用RGB（紅綠藍(lán)）LED，您可以通過用不同的量調(diào)暗它們來控制三種顏色中每種顏色的混合量。

如果這三者都以相等的量打開，結(jié)果將是不同亮度的白光。藍(lán)色與綠色同樣混合會(huì)得到藍(lán)綠色。舉個(gè)稍微復(fù)雜的例子，嘗試將紅色完全打開，綠色完全打開 50% 占空比，藍(lán)色完全關(guān)閉以獲得橙色。

在控制LED時(shí)，方波的頻率確實(shí)需要足夠高才能獲得適當(dāng)?shù)恼{(diào)光效果。1 Hz 時(shí)的 20% 占空比波會(huì)很明顯地表明它正在打開和關(guān)閉您的眼睛，同時(shí)，20 Hz 或更高頻率下的 100% 占空比看起來比完全打開時(shí)更暗。從本質(zhì)上講，如果您的目標(biāo)是使用 LED 獲得調(diào)光效果，則周期不能太大。

您還可以使用脈寬調(diào)制來控制連接到機(jī)械臂等機(jī)械裝置的伺服電機(jī)的角度。舵機(jī)有一個(gè)軸，根據(jù)其控制線轉(zhuǎn)向特定位置。我們的伺服電機(jī)的范圍約為 180 度。

頻率/周期特定于控制特定伺服器。典型的伺服電機(jī)期望每 20 ms 更新一次，脈沖在 1 ms 到 2 ms 之間，換句話說，在 50 Hz 波形上占空比在 5% 到 10% 之間。在 1.5 毫秒的脈沖下，伺服電機(jī)將處于自然 90 度位置。在 1 毫秒脈沖下，舵機(jī)將處于 0 度位置，在 2 毫秒脈沖下，舵機(jī)將處于 180 度位置。您可以通過將舵機(jī)更新為介于兩者之間的值來獲得整個(gè)運(yùn)動(dòng)范圍。

資源并走得更遠(yuǎn)

脈寬調(diào)制用于各種應(yīng)用，特別是控制。您已經(jīng)知道它可用于 LED 的調(diào)光和控制伺服電機(jī)的角度，現(xiàn)在您可以開始探索其他可能的用途。如果您感到迷茫，請(qǐng)隨時(shí)查看SparkFun Inventor 套件，其中包含使用脈寬調(diào)制的示例。如果您準(zhǔn)備立即開始編碼并擁有 Arduino，請(qǐng)查看此處的 PWM 編碼示例。