电位器接Arduino：analogRead读数与LED调光

买Arduino套装的时候，盒子里几乎都躺着一两个带旋钮的小圆片，很多人一开始不知道它是干嘛的，其实它就是电位器。调节音量、调灯的亮度、给舵机定角度，背后都是它在转。今天这篇就把电位器接Arduino这事儿从头到尾讲一遍：原理、接线、读数、调光，最后说说几个新手最容易踩的坑。

电位器是个什么器件

电位器本质上是一个可调分压器。它内部是一圈电阻体，旋钮带动一个滑动触点在电阻体上滑动，把整段电阻分成两半。它有三个引脚：两边的引脚一个接GND、一个接VCC，中间的引脚是输出脚，输出的是分压之后的电压。

旋转角度决定了输出电压的大小。旋钮从0°转到最大角度（我们叫它ANGLE_MAX），中间脚的电压就从0V线性升到VCC电压。也就是说，转多少角度，就输出多少比例的电压，关系非常直观。

常见型号的旋钮角度上限各厂家不完全一样，一般常见的是300°左右，也有270°的。不过日常使用里我们基本不用关心这个角度，因为Arduino读到的是ADC数值，直接拿来用就行。要说清楚一点：GND脚和VCC脚是可以互换的，互换后只是旋钮方向反过来，功能不受影响。

接线：三根线搞定

接线非常简单，电位器一共就占三个口。两边两个脚分别接Arduino的5V和GND，中间那个脚（信号输出脚）接到模拟输入口A0。旋转电位器，A0上的电压就在0V到5V之间连续变化。

如果觉得杜邦线容易松，想做一个长期摆着用的项目，可以给Arduino加一个接线端子扩展板（Screw Shield），把电位器的线拧到端子上固定，比杜邦线牢靠得多。

analogRead读数与map()映射

Arduino的A0到A5都能当模拟输入用。模拟口把0到5V的电压换算成0到1023的整数，也就是大家常说的ADC值。注意，Arduino读到的既不是角度也不是电压，就是一个0到1023之间的整数，想把它变成有意义的东西，得自己做换算。

读取的代码就一行：

analogValue = analogRead(A0);

想换算成角度，用map()函数把0-1023映射到0-ANGLE_MAX；想换算成电压，就映射到0-5V；想控制别的东西（音量、速度、亮度），就映射到对应的最小值和最大值。

angle = map(analogValue, 0, 1023, 0, ANGLE_MAX);

还有一点要知道：map()只能返回int或long类型的值。如果换算目标需要小数精度，比如电压要显示到0.01V，就得自己写个floatMap()函数来做浮点映射，下面的完整示例代码里就有。

用旋钮调LED亮度

这是电位器最常见的用法。LED的亮度用PWM控制，analogWrite的取值范围是0到255，0是全灭，255是最亮。所以只要把ADC读数从0-1023映射到0-255，就能让旋钮直接控制亮度：

brightness = map(analogValue, 0, 1023, 0, 255);

想让LED从"夜灯亮度"调到最亮，而不是从全灭开始，就把下限改一下：

nightlight = 100; // depending on your desired brightness
brightness = map(analogValue, 0, 1023, nightlight  , 255);

把映射出来的brightness值塞进analogWrite(ledPin, brightness)，LED就跟着旋钮平滑地变亮变暗了。接法也简单：LED正极串一个220Ω电阻接数字口（比如D9），负极接GND。

完整示例：串口监视器看数值

先把代码跑起来验证接线是否正确。下面这段代码每秒读一次A0，把ADC值和换算出的电压一起打到串口监视器，波特率9600：

/*
 * Created by ArduinoGetStarted.com
 *
 * This example code is in the public domain
 *
 * Tutorial page: https://arduinogetstarted.com/tutorials/arduino-potentiometer
 */

float floatMap(float x, float in_min, float in_max, float out_min, float out_max) {
 return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min;
}

// the setup routine runs once when you press reset:
void setup() {
 // initialize serial communication at 9600 bits per second:
 Serial.begin(9600);
}

// the loop routine runs over and over again forever:
void loop() {
 // read the input on analog pin A0:
 int analogValue = analogRead(A0);
 // Rescale to potentiometer's voltage (from 0V to 5V):
 float voltage = floatMap(analogValue, 0, 1023, 0, 5);

 // print out the value you read:
 Serial.print("Analog: ");
 Serial.print(analogValue);
 Serial.print(", Voltage: ");
 Serial.println(voltage);
 delay(1000);
}

烧录进板子，打开串口监视器，慢慢转旋钮，输出会像这样变化：Analog: 0, Voltage: 0.00，转到头就是Analog: 1023, Voltage: 5.00。能看到数值跟着旋钮线性走，说明接线和读数都正常。

读数抖动怎么办：简单均值滤波

实际用的时候你会发现，旋钮不动，串口里的数值也会上下跳几个点。这很正常，电位器滑动触点有接触噪声，再加上Arduino的ADC本身就有一两个点的抖动。如果拿这种读数去控制舵机或者亮度，肉眼就能看到轻微闪动。

最简单的对策是均值滤波：连续读十几次，把每次的analogRead结果加起来求平均，用平均值参与控制。比如连读16次求平均，抖动基本就被抹平了。进阶一点的做法是先去掉最大和最小的几个异常值再平均，效果更好。对新手项目来说，简单均值就够用了。

另外可以在代码里加一个小判断：新读数和上一次的差值小于2就忽略，不更新输出，这样输出会更稳。

常见坑，提前避开

第一个坑：两端接反了，读数方向相反。本来顺时针越转数值越大，接反之后就变成越转越小。这个不算故障，GND和VCC本来就是可互换的，只是方向反了不舒服，把两边线对调一下就好。

第二个坑：中间脚没接A0，接到了数字口。数字口读出来只有0和1，你会得到一堆乱跳的数值却找不到原因。模拟器件一律走A0到A5。

第三个坑：滑动触点接触不良。电位器用久了或者买到劣质货，转动的时候数值会突然跳变、出现断档。可以转动几十圈用串口观察数值是否连续来甄别，坏了就换，别在代码上浪费时间。

电位器算是模拟输入里最好上手的一个器件，接线三根线、代码几行搞定。把它吃透了，后面的光敏电阻、热敏传感器这些模拟量器件就是同一套路子。