呼吸燈

/* 呼吸燈 說明如何使引腳9上的LED褪色使用analogWrite()函數。 analogWrite()函數使用PWM，因此如果要更改正在使用的晶片，請確保使用另一個具有PWM功能的引腳。 在大多數Arduino上，PWM引腳以“〜”號標識，例如〜3，〜5，〜6，〜9，〜10和〜11。 brightness 為設定LED亮度 dir 為設定呼吸計數時間 */ 

int brightness = 0; //設定LED亮度起始為"0" 

int dir = 0; //設定呼吸計數時間為"0" 

int led = 9; //設定引腳 

void setup() 

{ pinMode(led, OUTPUT); } void loop() { dir = 5; //改變計數時間 for (brightness = 0; brightness <= 255; brightness += dir) { //向上計數 0~255 analogWrite(led, brightness); //設定LED-亮 delay(30); // Wait for 30 millisecond(s) } for (brightness = 255; brightness >= 0; brightness -= dir) { //向下計數 255~0 analogWrite(led, brightness); //設定LED-暗 delay(30); // Wait for 30 millisecond(s) } }

ChatGPT 說：

你提供的這段 Arduino 程式碼，是一個非常經典的 呼吸燈（Breathing LED）效果，使用 PWM（Pulse Width Modulation）控制 LED 的亮度循環增減，就像人呼吸時的節奏一樣。

下面是程式碼中各部分的中文說明，幫助你更深入了解每一行的用途和作用：

📌 程式碼解析與說明：

int brightness = 0;  // 設定LED亮度起始為"0"

int dir = 0;         // 設定呼吸計數時間為"0"，但這個變數實際上後面馬上被覆蓋

int led = 9;         // 設定LED接在數位腳位9

• brightness：儲存 LED 目前的亮度值，從 0（最暗）到 255（最亮）。
  
  

• dir：在 loop() 中被指定為 5，是每次亮度遞增/遞減的幅度。

• led：代表接上 LED 的腳位（第 9 腳），需支援 PWM（腳位有 ~ 符號）。

void setup() {

  pinMode(led, OUTPUT);  // 設定腳位為輸出模式

}

• 初始化 LED 所接的腳位為輸出，這樣才可以使用 analogWrite() 輸出 PWM 訊號。

void loop() {

  dir = 5;  // 每次亮度改變的幅度（快慢程度）

  // LED 漸亮

  for (brightness = 0; brightness <= 255; brightness += dir) {

    analogWrite(led, brightness);  // 設定 LED 亮度

    delay(30);                     // 延遲 30ms，讓變化更平滑

  }

  // LED 漸暗

  for (brightness = 255; brightness >= 0; brightness -= dir) {

    analogWrite(led, brightness);  // 設定 LED 亮度

    delay(30);                     // 延遲 30ms

  }

}

💡 小技巧與優化建議：

1. 使用 dir 做為亮度遞增變數會更通用：
   目前你只在 loop 開頭固定將 dir = 5，實際不需要變成一個變數，除非你想實現類似於「呼吸速度自動變化」的效果。

加入 Serial.print() 進行除錯：
可以觀察亮度值變化是否如預期。

Serial.begin(9600);

Serial.println(brightness);

2. 優化 delay()：
   使用 millis() 可以讓你避免阻塞式的 delay()，這樣程式可以在呼吸燈的同時執行其他任務（如感測器讀取等）。

✅ 最終效果：

• LED 在腳位 9 上會以緩慢且平滑的方式從暗 → 亮，再從亮 → 暗，如同「呼吸」。

• 呼吸速度由 delay(30) 和 dir = 5 控制。

如果你想讓呼吸燈的「速度」或「柔和程度」變得更可調整，也可以用 sin() 波形來模擬更自然的呼吸燈節奏。如果你有興趣，我可以提供一個使用 sin() 模擬的呼吸燈版本。需要嗎？

太好了！使用 sin() 函數來模擬呼吸燈，可以讓 LED 的亮度變化更加平滑自然，類似真實呼吸的節奏（因為人類呼吸是非線性的，而 sin() 正好可以模擬這種節奏）。

🔁 使用 sin() 的 Arduino 呼吸燈版本

🔧 你需要：

• 支援 PWM 的 LED 腳位（例如 Arduino Uno 上的 9、10 等腳位）

• Arduino IDE

• LED + 電阻接在腳位 9（或你指定的）
  
  

🧠 程式邏輯：

我們用 sin() 函數（正弦波）來生成亮度值，在每個迴圈中，依照時間變化，算出對應的亮度。

sin() 的輸出值在 -1 到 1 之間，我們會將它轉換為 0 到 255的亮度範圍。

✅ 程式碼如下：

int led = 9;              // LED 接在腳位 9

float brightness = 0;     // 當前亮度

float angle = 0.0;        // 用來產生正弦波的角度

float speed = 0.05;       // 呼吸速度（越大越快）

void setup() {

  pinMode(led, OUTPUT);

}

void loop() {

  // 使用 sin() 計算亮度（值域從 -1 到 1）

  brightness = sin(angle) * 127.5 + 127.5;  // 轉換為 0~255

  analogWrite(led, int(brightness));        // 設定 PWM 輸出亮度

  angle += speed;                           // 增加角度（控制變化速度）

  if (angle > TWO_PI) {                     // 超過 360 度就重設

    angle = 0.0;

  }

  delay(20);                                // 控制更新頻率（可調）

}

🧮 為什麼是 sin(angle) * 127.5 + 127.5？

• sin(angle) 的範圍是：-1 到 +1

• 我們希望的亮度是：0 到 255
  
  

所以：

brightness = sin(angle) * (255 / 2) + (255 / 2)

           = sin(angle) * 127.5 + 127.5

• 這樣可以讓 LED 的亮度在 0 到 255 之間流暢變化，且符合人眼對光感知的非線性特性，效果比線性改變更柔和自然。

🧪 小提示：

• 想加快呼吸速度？調整 speed = 0.05，改大一點（例如 0.1）

• 想讓呼吸變慢更柔？調成 0.03 或更小

• delay(20) 可以調整平滑度（越小越平滑）