Arduino Mega系列：模拟输入输出控制详解

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@小白创作中心

Arduino Mega系列：模拟输入输出控制详解

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CSDN

https://blog.csdn.net/2401_87715305/article/details/144976495

Arduino Mega系列的模拟输入输出控制功能是其重要特性之一，通过这一功能可以实现对多种传感器和执行器的精准控制，例如温度传感器、光敏电阻、伺服电机等。本节将详细介绍如何使用Arduino Mega进行模拟输入和模拟输出的控制，并提供具体的代码示例。

模拟输入

Arduino Mega配备了16个模拟输入引脚（A0到A15），这些引脚可以通过内置的10位模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字值。模数转换器将0到5V的电压范围转换为0到1023的数字值。

基本原理

模数转换器（ADC）将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。Arduino Mega的ADC分辨率为10位，这意味着它可以将输入的模拟电压分为1024个不同的值（0到1023）。每个值对应一个电压范围，具体计算公式如下：

[ \text{数字值} = \frac{\text{模拟电压} \times 1023}{5V} ]

例如，如果模拟输入引脚接收到2.5V的电压，那么对应的数字值为：

[ \text{数字值} = \frac{2.5V \times 1023}{5V} = 511.5 ]

由于数字值必须是整数，实际得到的值会是511或512。

代码示例

以下是一个读取模拟输入引脚A0的示例代码：

int sensorValue = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  sensorValue = analogRead(A0);
  Serial.println(sensorValue);
  delay(1000);
}

这段代码会持续读取A0引脚的模拟输入值，并通过串口输出。每次读取后会等待1秒再进行下一次读取。

模拟输出

Arduino Mega还支持模拟输出功能，虽然其输出的是PWM（脉冲宽度调制）信号，但通过低通滤波可以将其转换为模拟信号。Mega的模拟输出引脚包括3、5、6、9、10、11号数字引脚。

基本原理

PWM信号是一种通过改变脉冲宽度来控制输出电压的技术。Arduino的PWM输出频率约为490Hz，通过改变占空比（高电平时间与周期时间的比值）来控制输出电压的平均值。例如，如果占空比为50%，则输出电压的平均值为2.5V。

代码示例

以下是一个使用模拟输出引脚9控制LED亮度的示例代码：

void setup() {
  pinMode(9, OUTPUT);
}

void loop() {
  for (int dutyCycle = 0; dutyCycle <= 255; dutyCycle++) {
    analogWrite(9, dutyCycle);
    delay(30);
  }
  for (int dutyCycle = 255; dutyCycle >= 0; dutyCycle--) {
    analogWrite(9, dutyCycle);
    delay(30);
  }
}

这段代码会通过引脚9输出PWM信号，控制连接在该引脚上的LED的亮度。通过循环改变占空比，可以实现LED亮度的渐变效果。