news 2026/2/7 2:22:00

PWM调光实战:从LED亮度调节到呼吸灯实现!

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
PWM调光实战:从LED亮度调节到呼吸灯实现!

脉宽调制(PWM)技术是嵌入式系统中实现模拟输出的常用手段,尤其在LED亮度控制方面表现突出。下面将从PWM的基本原理入手,通过实际案例演示如何利用PWM实现LED的平滑调光,并进一步进阶实现呼吸灯效果,帮助开发者掌握这一经典应用。

本文特别分享PWM相关基础知识,并以Air8000核心板为例,演示LuatOS开发中如何使用PWM功能实现LED亮度控制及呼吸灯效果,帮助开发者快速上手。

一、PWM相关基础知识

PWM具有高效、控制精度高及实现简便等优点,但PWM信号可能产生高频噪声,需要滤波以减小干扰。另外,某些应用需要特定的硬件支持,如支持PWM输入的微控制器或电路。

要想使用PWM,还需先了解PWM的相关参数和原理。

1.1 PWM参数

PWM的频率:是指1秒钟内信号从高电平到低电平再回到高电平的次数(一个周期),也就是说一秒钟PWM有多少个周期。 单位:Hz。

PWM的周期:T=1/f周期=1/频率

例如:如果频率为50Hz,T=1/50=0.02s,也就是说一个周期是20ms;

1s=1000ms,那么一秒钟就有50次PWM周期。

PWM的占空比:是一个脉冲周期内,高电平的时间占整个周期时间的比例。单位:% (0%-100%)

例如:一个周期10ms,高电平占8ms,那么此占空比就是8/10=80%。

1.2 PWM原理

单片机的IO引脚输出的是数字信号,且只能输出1和0,那如果 TTL电平中,高电平为5V,低电平为0V,但是我们想要输出不同的模拟电压,比如输出3.75V应该怎么操作?

此时要用到PWM,通过改变IO口输出方波的占空比,得到不同的模拟电压。

3.75/5=0.75,也就是高电平时间占整个周期的75%,即占空比为75%,可得到模拟电压3.75V。

注意上图中蓝线,代表着输出的模拟电压,占空比越大,则模拟电压也越大。

二、PWM应用示例

Air8000相关管脚具有复用功能,结合原理图引脚指示可知板载红色LED由PIN24 GPIO21控制。本示例demo中已有配置好的pins_Air8000.json文件,测试demo时一并烧录进Air8000核心板。


2.1 PWM输出示例

本例使用Air8000核心板上的NetLed(网络状态灯),pwm通道id=4,打开pwm4通道的pwm输出,设置不同的占空比,小灯会有不同的亮度。


示例效果如下:


2.2 PWM呼吸灯

本例使用Air8000核心板上的NetLed(网络状态灯),pwm通道id=4来查看呼吸灯效果。呼吸灯效果就是小灯由亮到暗逐渐变化,很有节奏感地一起一伏,好像人在呼吸的感觉。

我们可以通过不断调高占空比让小灯一点点亮起,再不断调低占空比让小灯一点点熄灭从而达到此效果。


今天的内容就分享到这里了~

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