本篇介紹Arduino模擬輸入功能，通過(guò)讀取電位器輸入的電壓值來(lái)控制LED燈的亮度。

模擬輸入引腳是帶有ADC（Analog-to-Digital Converter，模數(shù)轉(zhuǎn)換器）功能的引腳。它可以將外部輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為芯片運(yùn)算時(shí)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)讀入模擬值的功能。

Arduino 模擬輸入功能有10位精度，即可以將0～5V的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為0～1024的整數(shù)形式表示。

我們通過(guò)使用analogRead() 函數(shù)讀取電位器輸入的電壓值，然后通過(guò)analogWrite()函數(shù)來(lái)控制LED燈亮度。

1. 實(shí)驗(yàn)材料

• Uno R3開發(fā)板
• 配套USB數(shù)據(jù)線
• 面包板及配套連接線
• 1個(gè)LED燈
• 1個(gè)220Ω限流電阻
• 1個(gè)電位器

電位器是一個(gè)可調(diào)的電阻，其原理如下圖所示：

電位器原理圖

通過(guò)旋轉(zhuǎn)旋鈕改變2號(hào)腳位置，從而改變2號(hào)腳到兩端的阻值。實(shí)驗(yàn)中將1腳和3腳分別接到開發(fā)板的5V的GND，再通過(guò)模擬輸入引腳A0來(lái)讀取電位器2號(hào)腳分得的電壓，其范圍在0V和5V之間。

2. 實(shí)驗(yàn)步驟

1. 根據(jù)原理圖搭建電路。

   直插LED燈正極連接限流電阻，電阻另一端連接開發(fā)板第10引腳，LED燈負(fù)極接開發(fā)板GND。電位器1號(hào)腳和3號(hào)腳分別連接開發(fā)板5V和GND，2號(hào)腳連接開發(fā)板A0引腳。

   實(shí)驗(yàn)原理圖如下圖所示：

   實(shí)驗(yàn)原理圖

   實(shí)物連接圖如下圖所示：

   實(shí)物連接圖

2. 新建sketch，拷貝如下代碼替換自動(dòng)生成的代碼并進(jìn)行保存。

    /*
       AnalogRead
       通過(guò)電位器改變LED燈亮度
    */
    
    int ledPin = 10;
    
    int readValue = 0; //保存讀到的模擬值
    int ledValue = 0;  //保存LED燈占空比
    
    void setup()
    {
      pinMode(ledPin, OUTPUT);     //數(shù)字口要選擇帶~號(hào)的具有pwm功能的輸出口
    }
    
    void loop()
    {
      readValue = analogRead(A0);     //讀取A0模擬口的數(shù)值（0-5V 對(duì)應(yīng) 0-1204取值）
      ledValue = map(readValue, 0, 1024, 0, 255); //將0到1024之間的數(shù)據(jù)映射成0到255之間的數(shù)據(jù)
      analogWrite(ledPin, ledValue);   //PWM最大取值255  
    }   
   

3. 連接開發(fā)板，設(shè)置好對(duì)應(yīng)端口號(hào)和開發(fā)板類型，進(jìn)行程序下載。

   程序下載

3. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

通過(guò)旋轉(zhuǎn)電位器旋鈕，LED燈亮度改變。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

4. 函數(shù)介紹

analogRead()

• 描述：讀取指定模擬引腳的值。
• 函數(shù)原型：analogRead(pin)
• 參數(shù)：模擬輸入引腳。
• 返回值：0到1024之間的整數(shù)。

map()

• 描述：將數(shù)據(jù)從一個(gè)范圍映射到另一個(gè)范圍。
• 函數(shù)原型：map(value, fromLow, fromHigh, toLow, toHigh)
• 參數(shù)：
  • value: 要映射的數(shù)據(jù)
  • fromLow: 當(dāng)前范圍的下限值。
  • formHigh: 當(dāng)前范圍的上限值。
  • toLow: 目標(biāo)范圍的下限值。
  • toHigh: 目標(biāo)范圍的上限值。
• 返回值：重新映射后的數(shù)據(jù)。

5. 實(shí)驗(yàn)分析

程序中通過(guò)analogRead()函數(shù)來(lái)讀取模擬輸入值，這個(gè)輸入值的范圍是0到1024之間，然后通過(guò)analogWrite()函數(shù)來(lái)改變LED燈占空比，占空比的范圍是0到255之間。通過(guò)使用map()函數(shù)將范圍做了重新映射。