ESP32控制器PWM教程：控制LED灯的亮度

风筝

脉宽调制 (PWM) 是一种在保持波形频率恒定的同时改变脉冲宽度的技术。PWM技术主要用于控制LED的亮度、直流电机的速度、控制伺服电机，以及需要使用数字源生成模拟信号的场景。

在本篇文章中，我们将讨论ESP32开发板的PWM（脉宽调制）功能。 ESP32开发板的所有GPIO引脚（Power、GND、Tx、Rx和EN 除外）均可用于产生PWM信号。我们将制作一个简单的电路作为ESP32 PWM示例，根据PWM信号改变LED的亮度。

所需的组件

●    ESP32开发板

●    LED指示灯

●    330欧电阻

●    10k电位器

●    面包板

PWM生成技术

在解释ESP32上的PWM功能之前，让我们讨论一些与PWM相关的术语。

●    TON（导通时间）：信号为高电平时的持续时间。

●    TOFF（关断时间）：信号为低电平时的持续时间。

●    周期：PWM信号的导通时间和关断时间之和。

●    占空比：PWM信号周期内信号为高电平的时间百分比。

      例如，如果总周期为10ms的脉冲保持 ON（高）5ms。然后，占空比将为：占空比 = 5/10 * 100 = 50%

●    PWM的频率：PWM信号的频率决定了PWM完成一个周期的速度。一个周期是一个PWM信号的完整ON和OFF，如上图所示。

ESP32上的PWM功能

在Arduino和NodeMCU中，我们使用analogWrite()函数将0到254之间的值写入到LED引脚。但是ESP32开发板不支持analogWrite()函数。因此，我们将使用另一个函数，即ledcWrite()函数，而不是analogWrite()。 ledcWrite()与analogWrite() 非常相似。它还需要两个参数：我们想要写入PWM 值的PWM通道和我们想要写入所选通道的PWM值。 ESP32有16个PWM通道，您可以使用任何GPIO产生PWM输出。 ESP32提供了三个函数，用于为引脚分配PWM通道以及配置PWM 信号的分辨率、频率和占空比。这些函数分别是：

1. ledcAttachPin(gpio, channel)
   
2. ledcSetup(channel, frequency, resolution)
   
3. ledcWrite(channel, dutycycle)

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电路图

ESP32产生PWM的电路图如下。

该电路包含一个 LED、一个电阻和一个10K电位器。 LED的负极通过330欧电阻连接到ESP32的GND。您可以使用230欧和500欧之间的任何电阻值。将LED正极引脚连接到GPIO 16，将电位器的信号引脚连接到ESP32的ADC1 (VP) 引脚。

PWM代码说明

该代码不需要任何库，可以直接在代码中定义LED连接的引脚。本文中使用GPIO 16连接LED。

1. const int ledPin = 16;  // 16 corresponds to GPIO16

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之后，在代码中设置PWM信号属性。我把PWM频率设置为9000，分辨率设置为10，你可以改变它来产生不同的PWM信号。 ESP32板支持从1位到16位的PWM分辨率。还需要选择一个PWM通道。 ESP32共有16 个PWM通道。

1. const int freq = 9000;
   
2. const int ledChannel = 0;
   
3. const int resolution = 10;

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在void setup()函数中，使用ledcSetup()函数配置LED PWM通道属性。然后绑定连接LED的GPIO引脚。ledcAttachPin()函数用于定义生成信号的GPIO引脚和通道。本文使用了GPIO 16的 ledPin和对应于通道0的ledChannel。

1. void setup(){
   
2.   Serial.begin(9600);
   
3.   ledcSetup(ledChannel, freq, resolution);
   
4.   ledcAttachPin(ledPin, ledChannel);
   
5. }

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在void loop()函数中，读取连接电位器的模拟引脚并将读数存储在名为“dutyCycle”的变量中。 LED亮度会随着电位器的转动而增加或减少。 ledcWrite()与analogWrite()功能非常相似。

1. void loop(){
   
2.    dutyCycle =  analogRead(A0);
   
3.    ledcWrite(ledChannel, dutyCycle);
   
4.    delay(15);
   
5.   }

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测试ESP32 PWM信号

要测试ESP32产生的PWM信号，请按照电路图连接LED和电位器，并将代码上传到ESP32开发板。确保选择了正确的电路板型号和COM端口。现在旋转电位器来增加或减小LED亮度。

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