Arduino提供的PWM控制功能入门（2）

上回我们用 PWM 控制了一盏 LED 灯的亮度，实现了渐明渐暗的效果。今天就来用 PWM 控制一个直流电机的转速，实现逐渐加速，减速的效果。为了能清除看到效果，笔者还专门用拙劣的手工做了一个纸风车，粘到电机转轴上。下面就来动手做实验。

实验器材：

1. Arduino Uno R3 芯片 x1
2. Adafruit 电机驱动板（Motor Shield）V1 型 x1
3. 直流电机 x1
4. 电线 x2
5. USB 数据线 x1
6. PC x1

实验器材一览如下：

注意事项：

Adafruit 电机驱动板是设计成兼容 Arduino Uno R3 芯片的，可以直接堆叠在 Arduino 上连接。

驱动板上的 jumper（在标注 PWRJMP，意为 power jumper 的位置）是用来决定 Arduino 和驱动板是否独立供电的。如果盖上 jumper，则驱动板由 Arduino供电；如果拔掉jumper，则驱动板独立供电。

驱动板若要独立供电，电源接标注 EXT_PWR（意为 external power）的 2 个接口。注意不要接反正负极，否则会烧坏驱动板甚至 Arduino！驱动板上LED 灯亮，表示驱动板供电正常。

实验原理：

PWM 全称 Pulse Width Modulation，它的原理，简而言之，是通过产生持续时间长短不一的数字脉冲，来模拟连续变化的电平（“捏造”模拟信号）。注意芯片上的标识， pin 号旁边有 ~ 符号的表示该 pin 支持 PWM。（更详尽的原理以后再做整理）

实验步骤：

1.连接硬件：

首先将 Adafruit 电机驱动板直接堆叠插在 Arduino 板上，注意数字引脚对数字引脚，模拟引脚对模拟引脚，就可以很容易安装好。效果如图：

b. Arduino 板用 USB 数据线接 PC。这时候 Arduino 和驱动板都有供电，2 个板子上的 LED 灯常亮；

c. 2 条电线穿进电机的 2 个脚，打个小结固定一下，连接顺序现在来说随意。这里提一下电线的准备，用剪刀剪出合适大小的电线后，用剪刀在电线的 2 端各去掉半个手指头长度的包皮，让导线头裸露；

d. 2 条电线另外一端接驱动板上标注 M3（意为 Motor 3）的 2 个脚。用 3 mm 十字螺丝刀拧松 2 个脚的螺丝，把电线放进去 2 只脚的压片下，然后拧紧螺丝，效果如图：

2.下载安装电机驱动库

要用代码控制 Adafruit 电机驱动板，可以使用 Adafruit 提供的库函数，轻松上手。

然后打开 Arduino IDE，在菜单里，点击“项目”->“加载库”->“添加一个新 ZIP 库”，然后选择刚刚下载的 ZIP 压缩包就可以了。

3.编写程序

#include < AFMotor.h >

// 因为电机装在驱动板的 M3 位置，所以第一个参数是 3
// 第 2 个参数是 PWM 频率，如果电机接在 M1-M2 位上，则参数可选
// MOTOR12_64KHZ
// MOTOR12_8KHZ
// MOTOR12_2KHZ 
// MOTOR12_1KHZ
// 如果电机接在 M3-M4 位上，则参数可选
// MOTOR34_64KHZ
// MOTOR34_8KHZ
// MOTOR34_1KHZ
AF_DCMotor motor(3, MOTOR34_64KHZ);

void setup() {
    // 选择串口 Baud 率
    Serial.begin(9600);
    Serial.println("Motor test!");
}

void loop() {
    Serial.println("tick");
    // 设置电机向前运转
    motor.run(FORWARD);
    // 不断加速
    for (int i = 0; i < 255; i++) {
        motor.setSpeed(i);
        // 等待 0.1 s 让电机充分加速
        delay(100);
    }
    // 让电机恒速运转 10 s
    delay(10000);
    // 不断减速
    for (int i = 255; i > 0; i--) {
        motor.setSpeed(i);
        // 等待 0.1 s 让电机充分减速
        delay(100);
    }

    Serial.println("tock");
    // 释放电机，不运转
    motor.run(RELEASE);
    // 停转 1 s
    delay(1000);

    Serial.println("tack");
    // 设置电机向后运转
    motor.run(BACKWARD);
    // 不断加速
    for (int i = 0; i < 255; i++) {
        motor.setSpeed(i);
        // 等待 0.1 s 让电机充分加速
        delay(100);
    }
    // 让电机恒速运转 10 s
    delay(10000);
    // 不断减速
    for (int i = 255; i > 0; i--) {
        motor.setSpeed(i);
        // 等待 0.1 s 让电机充分减速
        delay(100);
    }

    Serial.println("tock");
    // 释放电机，不运转
    motor.run(RELEASE);
    // 停转 1 s
    delay(1000);
}

烧录到 Arduino 芯片上，可以看到电机按照我们设计的一样，先正向加速运转，然后恒速转动 10 秒，然后减速运转，停顿 1 秒，然后反向加速运转，恒速转动 10 秒，然后减速运转，停顿 1 秒，周而复始。

最后，为了更加明显的看到电机的转动，笔者给小电机安上了一个粗糙的纸风车，效果如下：