【Arduino入門教學】第五篇：PWM脈衝寬度調變！用可變電阻控制LED亮度（含原理圖解+完整程式碼）

【Arduino入門教學】第五篇：PWM脈衝寬度調變！用可變電阻控制LED燈光亮度

2026-07-28
發佈由管理員

在前面的章節中，我們學會了如何讓 LED 進行簡單的「開」與「關」（數位訊號 High / Low）。但如果想要實現像檯燈一樣的微調亮度（調光 effect），該怎麼做呢？

答案就是使用 PWM（Pulse Width Modulation，脈衝寬度調變） 技術！本篇教學將手把手帶你結合可變電阻與 PWM 輸出，實現轉動電阻器就能即時改變 LED 亮度的實作專案。

一、什麼是 PWM 脈衝寬度調變？

Arduino Uno 的數位腳位通常只能輸出 5V（High） 或 0V（Low）。但透過 PWM 技術，板子可以藉由快速切換高低電位的時間比例（稱為工作週期 Duty Cycle），模擬出介於 0V 到 5V 之間的連續類比電壓效果。

Arduino Uno 的 PWM 腳位

在 Arduino Uno R3 上，並非所有腳位都支援 PWM。你可以觀察板子上標有波浪符號 ~ 的腳位，共有 6 個：

PWM 腳位：Pin 3、5、6、9、10、11

二、實驗目標與所需硬體材料

🎯 實驗目標

轉動可變電阻器，調整輸入至 A0 的類比電壓，透過 Arduino 計算後輸出 PWM 訊號至 Pin 11，動態調整 LED 的明暗亮度，並在電腦的「序列埠監控視窗」觀察電阻數值變化。

🛠️ 材料清單

主控板：Arduino Uno R3 開發板 × 1
傳輸線：USB 傳輸線 × 1
發光元件：直插式 LED 燈 × 1
限流電阻：220Ω 電阻 × 1（防止 LED 燒毀）
控制元件：可變電阻器（Potentiometer） × 1
輔助配件：麵包板 × 1、麵包板跳線若干

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三、電路接線說明

可變電阻器共有 3 個引腳，沒有分正負極：

兩側固定端：分別連接至 Arduino 的 5V 與 GND。
中間滑動端：連接至 Arduino 的類比輸入腳位 A0。
LED 燈腳位：
- 長腳（正極）連接 220Ω 電阻 後接至 PWM Pin 11。
- 短腳（負極）連接至 GND。

四、 Arduino 範例程式碼與詳細說明

請將以下程式碼複製並上傳至你的 Arduino 開發板：

/*
 * Arduino PWM 控制 LED 亮度實驗
 * 來源：米羅科技文創學院
 */

// 定義腳位與變數
const int potPin = A0;   // 可變電阻中間腳位接至類比 A0
const int ledPin = 11;   // LED 長腳接至 PWM 數位腳位 11
int val = 0;             // 儲存讀取到的類比數值

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT); // 設定 Pin 11 為數位輸出
  Serial.begin(9600);      // 初始化序列埠通訊，鮑率設為 9600 bps
}

void loop() {
  val = analogRead(potPin);    // 讀取可變電阻數值（範圍 0 ~ 1023）
  Serial.println(val);         // 將讀取值輸出至序列埠監控視窗
  
  // 將 10 位元類比值 (0-1023) 轉為 8 位元 PWM 值 (0-255)
  analogWrite(ledPin, val / 4); 
  
  delay(10); // 延遲 10 毫秒，維持穩定性
}

🔍 關鍵程式碼解析

analogRead(potPin)
Arduino 的 ADC（類比轉數位轉換器）為 10 位元解析度，讀取到的類比數值範圍為 0 ~ 1023。
analogWrite(ledPin, val / 4)
analogWrite() 函數用於輸出 PWM 訊號，其支援的解析度為 8 位元（範圍為 0 ~ 255）。因此，我們需要將讀取到的 val 除以 4（ $1023 \div 4 \approx 255$ ），才能正確將訊號對映至 LED 的亮度範圍。
💡 進階技巧：也可以使用 Arduino 內建函數 map(val, 0, 1023, 0, 255) 來做對映轉換！
Serial.println(val)
開啟 Arduino IDE 的「序列埠監控視窗」（Ctrl + Shift + M），即可即時看到當前可變電阻傳回的數值變化。

五、常見問題 FAQ

Q1：為什麼可變電阻轉到底時，LED 沒有達到最亮或完全熄滅？

請確認可變電阻兩側引腳是否確實接在 5V 與 GND 上。若接錯引腳，類比讀取值將無法達到 0 或 1023 的極值。

Q2：為什麼 LED 不會調光，只有開與關？

請檢查 LED 是否接在帶有 ~ 標籤的 PWM 腳位（如 Pin 3, 5, 6, 9, 10, 11）。如果接在一般數位腳位（例如 Pin 12），analogWrite() 會直接將小於 128 的值視為 0 (OFF)，大於等於 128 視為 255 (ON)。

🎯 延伸學習與推薦專案

學會了 PWM 調光之後，你可以試著：

加入呼吸燈效果：不透過可變電阻，改用 for 迴圈自動讓 LED 實現由暗漸亮、由亮漸暗的呼吸燈效果。
升級 RGB 全彩 LED：同時控制三個 PWM 腳位（紅、綠、藍），混色出上萬種炫彩燈光！

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