电子设计基础训练之无线电台

PWM

Arduino 可以直接输入模拟信号而无法直接输出模拟信号。但是，PWM 引脚可以通过调整占空比来输出不同幅值的电压，从而输出近似的模拟信号。（详见第 10 章）

（实验 10.1.2）使用 PWM 引脚输出近似的模拟信号，并使用模拟引脚读取，得到的电压变化如下图。其中平滑的曲线为理论上输出的电压，反复振荡的曲线是输入引脚读取的电压，也就是 PWM 引脚实际输出的电压。

但是，这个实验的结果很不精确，因为模拟引脚读取速度十分有限。使用示波器可以得到更为精确的结果：

Timer

Arduino Uno 有三个定时器：Timer0、Timer1 和 Timer2。其中：

• Timer0 用于 delay()、millis() 和 micros() 等函数，并控制着 5、6 号引脚的 PWM 输出；
• Timer1 在基础实验中不使用，并控制着 9、10 号引脚的 PWM 输出；
• Timer2 用于 tone() 函数，并控制着 3、11 号引脚的 PWM 输出。

产生电磁波

产生电磁波有两个条件：高频振荡信号和开放电路。后者可以通过接天线实现——当然，悬空的杜邦线也是可以的。下面着重说说前者：

本次实验中使用 Timer1 产生高频振荡信号。配置 Timer1 需要修改 TCCR1A、TCCR1B、OCR1A 等变量的值，较为麻烦。而 TimerOne 这个第三方库可以用来方便地配置 Timer1。使用以下代码即可在 9 号引脚处生成占空比为 50% 的 PWM 信号：

Timer1.initialize(1);
Timer1.pwm(9, 512, 1);

产生电报信号

tone() 和 noTone() 函数可以产生指定频率的方波。将方波接入蜂鸣器，即可发声。

电磁波携带电报信号

将高频振荡信号与电报信号通过与门相叠加，再通过开放电路发射出去，即可实现发报功能。

使用示波器测量叠加后的波形，可以看到波形在微秒尺度上具有周期性：

但是，当比例尺缩小到毫秒尺度时，呈现的波形仍然具有周期性。这是为什么呢？我并没有找到原因。可能是因为波形振荡太频繁了，出现了显示错误。

延伸阅读

• 电子设计基础训练 思考11 — coder014