第二章：零基础学习ESP32 : 按钮控制LED &PWM呼吸灯

最新推荐文章于 2025-06-27 10:06:58 发布

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（图1：Arduino IDE 主界面截图，标注菜单栏、代码区、串口监视器按钮）

第一部分：环境搭建

1.1 安装 Arduino IDE

访问 Arduino官网下载最新版IDE（建议版本≥2.0）
安装时勾选 “Install USB drivers”（确保识别ESP32）
（图2：Arduino安装界面截图，高亮USB驱动选项）

1.2 添加 ESP32 支持

打开IDE，进入 文件 > 首选项，在 附加开发板管理器网址 输入：
```
https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json
```
（图3：首选项设置截图，显示URL输入位置）
进入 工具 > 开发板 > 开发板管理器，搜索 “esp32”，安装最新版
（图4：开发板管理器搜索esp32的截图）

1.3 配置开发板

连接ESP32到电脑，进入 工具 > 开发板 > ESP32 Arduino，选择 “ESP32 Dev Module”
设置 Upload Speed 为 921600（加快上传速度）
端口选择对应的COM口（Windows）或/dev/cu.*（Mac）
（图5：工具菜单配置截图，标注开发板型号和端口）

第二部分：实验1 - 按钮控制LED

2.1 硬件连接

元件	连接方式
LED 正极	GPIO2（通过220Ω电阻）
LED 负极	GND
按钮引脚1	GPIO4
按钮引脚2	3.3V
按钮引脚3/4	10kΩ下拉电阻 → GND

🔔 注意：ESP32的 GPIO2 自带板载LED（部分型号），可直接使用，无需外接LED。

2.2 代码详解

// 实验1：按钮控制LED
const int BUTTON_PIN = 4;  // 按钮接GPIO4
const int LED_PIN = 2;     // LED接GPIO2

void setup() {
  Serial.begin(115200);                // 初始化串口通信
  pinMode(BUTTON_PIN, INPUT);           // 设置按钮为输入模式
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);             // 设置LED为输出模式
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);           // 初始关闭LED
}

void loop() {
  int buttonState = digitalRead(BUTTON_PIN);  // 读取按钮状态
  
  if (buttonState == HIGH) {           // 按下按钮
    digitalWrite(LED_PIN, HIGH);       // 点亮LED
    Serial.println("LED ON");          // 串口打印状态
  } else {                             // 松开按钮
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);        // 熄灭LED
    Serial.println("LED OFF");
  }
  
  delay(50);  // 防抖延时
}

关键代码解析：

Serial.begin(115200)：启动串口通信，用于调试（需打开 工具 > 串口监视器）
INPUT 模式：ESP32引脚默认高阻抗，必须外接下拉电阻或使用 INPUT_PULLDOWN
（图7：串口监视器截图，显示“LED ON/OFF”日志）

2.3 上传代码

点击 √ 编译代码，首次编译会下载依赖库（等待进度条完成）
点击 → 上传代码，观察底部提示 “Hard resetting via RTS pin…” 表示成功
（图8：Arduino IDE 上传成功截图，标注状态栏提示）

第三部分：实验2 - PWM呼吸灯

3.1 PWM 核心函数

ESP32 使用 LEDC（LED Control）库 代替传统Arduino的 analogWrite()，支持更高精度：

函数	作用
`ledcSetup(channel,freq,resolution)`	配置PWM通道参数
`ledcAttachPin(pin,channel)`	绑定引脚和通道
`ledcWrite(channel,duty)`	输出PWM信号

3.2 代码实现

// 实验2：PWM呼吸灯
const int LED_PIN = 2;        // GPIO2
const int PWM_CHANNEL = 0;    // 通道0
const int PWM_FREQ = 5000;    // 频率5kHz
const int PWM_RESOLUTION = 8; // 8位分辨率（0-255）

void setup() {
  ledcSetup(PWM_CHANNEL, PWM_FREQ, PWM_RESOLUTION);  // 配置通道
  ledcAttachPin(LED_PIN, PWM_CHANNEL);               // 绑定引脚
}

void loop() {
  // 亮度递增
  for (int duty = 0; duty <= 255; duty++) {
    ledcWrite(PWM_CHANNEL, duty);
    delay(10);
  }
  // 亮度递减
  for (int duty = 255; duty >= 0; duty--) {
    ledcWrite(PWM_CHANNEL, duty);
    delay(10);
  }
}

参数调试技巧：

频率（FREQ）：
- LED调光：500Hz~5kHz（高频可消除肉眼可见的闪烁）
- 电机控制：>20kHz（避免噪音）
分辨率（RESOLUTION）：
- 8位：256级亮度（常用）
- 12位：4096级（需降低频率）

（图9：示波器PWM波形截图 - 展示不同占空比的方波）

第四部分：故障排除

4.1 常见问题及解决

问题现象	解决方案
上传失败	长按BOOT键再点上传
端口未识别	安装CP210x/USB-CH340驱动
LED常亮不响应	检查是否启用内部上拉电阻冲突
PWM无输出	确认通道号与attachPin一致

（图11：驱动安装界面截图 - CP210x和CH340驱动下载页面）