第二课：ESP32 使用 PWM 渐变控制——实现模拟呼吸灯或音调变化

第二课：ESP32 使用 PWM 渐变控制——实现模拟呼吸灯或音调变化

🧠 一、PWM 占空比与亮度/音量控制原理

PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）是一种常用的数字信号控制方式，广泛应用于 LED 灯光亮度、电机转速、蜂鸣器音调控制等场景。

PWM 的核心参数包括：

• 频率（Frequency）：信号每秒重复的次数，单位为 Hz。常用范围为 500Hz ~ 20kHz。
• 分辨率（Resolution）：PWM 占空比的精度，ESP32 支持 1~16 位。
• 占空比（Duty Cycle）：高电平时间占整个周期的比例，影响输出的“平均电压”。

在本例中，我们通过占空比的逐步增减，模拟出类似“呼吸灯”或“音量渐变”的效果。

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🔌 二、硬件连接说明

本例中的 PWM 输出引脚为 GPIO1（也称为 G1），适合连接以下外设：

外设类型	接法说明
LED（需限流电阻）	正极接 G1，负极接 GND
有源蜂鸣器	正极接 G1，负极接 GND
放大电路	G1 接至放大电路输入，控制负载

⚠️ GPIO1 是 ESP32-S3 的特殊引脚，烧录时建议暂不连接外设，避免干扰。

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🧪 三、PWM 参数配置说明

• PWM 引脚：GPIO 1
• PWM 频率：5000Hz，适合控制高频设备如蜂鸣器或无频闪 LED
• PWM 分辨率：12 位，可设置占空比范围 0~4095，控制更细腻

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💡 四、完整代码与说明

// 定义PWM相关参数
const int pwmPin = 1;         // G1 引脚对应GPIO 1
const int pwmFrequency = 5000; // PWM频率，单位为Hz
const int pwmChannel = 0;      // PWM信号通道
const int pwmResolution = 12;   // PWM分辨率，10位分辨率最大值为1023void setup() {// 初始化串口用于调试Serial.begin(115200);// 配置PWM功能，设置引脚、频率、通道、分辨率ledcSetup(pwmChannel, pwmFrequency, pwmResolution);// 将PWM信号输出绑定到G1引脚ledcAttachPin(pwmPin, pwmChannel);
}void loop() {// PWM值从0逐渐增加到255for (int dutyCycle = 0; dutyCycle <= 4095; dutyCycle++) {// 设置PWM占空比ledcWrite(pwmChannel, dutyCycle);// 输出当前的占空比值Serial.println(dutyCycle);// 延时以让变化可见delay(10); }// PWM值从255逐渐减小到0for (int dutyCycle = 4095; dutyCycle >= 0; dutyCycle--) {// 设置PWM占空比ledcWrite(pwmChannel, dutyCycle);// 输出当前的占空比值Serial.println(dutyCycle);// 延时以让变化可见delay(10); }
}

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✨ 五、代码设计逻辑说明

1. 占空比渐变：通过 for 循环线性增加或减少占空比，形成渐变效果。
2. 双向控制：先升再降，形成完整的“呼吸”周期。
3. 串口输出调试：使用 Serial.println() 实时观察占空比变化，便于调试和验证。

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🚀 六、应用扩展建议

• 将本例拓展为呼吸灯控制函数，传入不同速度和最大亮度参数。
• 更换为其他 PWM 引脚，驱动风扇、电机等硬件。
• 配合音频模块，根据占空比控制蜂鸣器音量或输出渐变音调。
• 结合定时器或按钮控制，实现手动/自动切换效果。

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本节代码仅演示 PWM 基础控制原理，后续将逐步深入多通道控制、复杂动画与音效生成。
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