四種LED燈實(shí)驗(yàn)匯總

本篇將介紹有關(guān)LED燈的四個(gè)不同類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一：閃爍的LED

實(shí)驗(yàn)材料：
  • Nano開(kāi)發(fā)板
  • 配套USB數(shù)據(jù)線
  • 一個(gè)LED燈
  • 一個(gè)470Ω的電阻
  • 若干導(dǎo)線
電路連接圖：
電路連接圖

把LED和電阻插入面包板, LED燈的負(fù)極連接Nano板的GND引腳，LED的正極連入電阻的一端，電阻的另一端接入nano板的A5引腳。

為何本實(shí)驗(yàn)需要串聯(lián)一個(gè)電阻？

我們所購(gòu)買(mǎi)的LED燈最大電流只允許20毫安，能夠承受的電壓范圍在2.0-2.2之間，當(dāng)其電壓超過(guò)其所承受范圍時(shí)，LED燈通過(guò)的電流就會(huì)快速上升，很容易造成LED燈的損壞，因此需要串聯(lián)進(jìn)一個(gè)合適的分壓電阻才能保證LED燈的正常工作，這樣就可以保證即使供電電壓出現(xiàn)小幅度的波動(dòng)時(shí)，LED燈仍可以正常工作。

編寫(xiě)代碼：

新建sketch，拷貝如下代碼替換自動(dòng)生成的代碼并進(jìn)行保存。

int pin=A5;//LED的管腳

void setup(){
   pinMode(pin,OUTPUT);//設(shè)置管腳為輸出模式
}
void loop() {
    digitalWrite(pin,1);//向管腳寫(xiě)入1，設(shè)置為高電平，則LED燈亮
}

連接開(kāi)發(fā)板，設(shè)置好對(duì)應(yīng)端口號(hào)和開(kāi)發(fā)板類(lèi)型，進(jìn)行程序下載。


上傳圖
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

LED燈亮起

再寫(xiě)個(gè)程序讓它閃爍吧
int pin=A5;//連接LEDA5引腳

void setup(){
 pinMode(pin,OUTPUT);//設(shè)置管腳為輸出模式
}
 
void loop(){
  digitalWrite(pin,HIGH);//將管腳設(shè)置為高電平，則LED燈亮
delay(1000);//等待1000毫秒
digitalWrite(pin,LOW);//將管腳設(shè)置為低電平，則LED燈滅
delay(1000);//等待1000毫秒
}

連接開(kāi)發(fā)板，設(shè)置好對(duì)應(yīng)端口號(hào)和開(kāi)發(fā)板類(lèi)型，進(jìn)行程序下載。


上傳圖
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

LED燈閃爍（亮一秒，暗一秒）

函數(shù)講解

-delay函數(shù)：

  • 暫停程序指定為參數(shù)的時(shí)間量（以毫秒為單位）。（一秒鐘內(nèi)有1000毫秒）
  • 句法：delay(ms)
  • 參數(shù)：ms：暫停的毫秒數(shù)

實(shí)驗(yàn)二：按鍵控制LED燈

前面介紹了如何使LED閃爍，下面我們來(lái)看一下，通過(guò)檢測(cè)按鍵狀態(tài)來(lái)控制LED燈亮滅，把LED的亮滅變成人為可控制的。

實(shí)驗(yàn)材料：
  • Nano開(kāi)發(fā)板
  • 配套USB數(shù)據(jù)線
  • 一個(gè)LED燈
  • 一個(gè)470Ω的電阻
    -2個(gè)按鈕

  • 若干杜邦線
    實(shí)驗(yàn)中我們用到了輕觸按鍵，常見(jiàn)的有2腳按鍵和4腳按鍵，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示：


    按鈕圖

當(dāng)按下按鍵時(shí)，按鍵兩端接通，當(dāng)放開(kāi)時(shí)，兩端再次斷開(kāi)。

電路連接圖：
電路連接圖

LED與電阻的接法與實(shí)驗(yàn)一類(lèi)似，將按鈕左右兩端連到A2與GND引腳上。

編寫(xiě)代碼
/*
  * Digital_Button
  * 通過(guò)按鍵控制LED燈亮滅
  */
 
 int buttonPin = A2; // 按鍵的管腳定義
 int ledPin =  9;  // LED燈管腳定義
 
 int buttonState = 0; // 存儲(chǔ)按鍵狀態(tài)值
 
 void setup() {
   pinMode(ledPin, OUTPUT);  //設(shè)置LED管腳輸出模式
   pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP); //設(shè)置按鍵管腳上拉輸入模式
 }
void loop() {
 
   buttonState = digitalRead(buttonPin);// 檢查按鍵是否被按下

  if (buttonState == HIGH) //如果按鍵按下，那buttonState應(yīng)該為高電平
{     
    
    digitalWrite(ledPin, HIGH);  // 點(diǎn)亮LED
  } 
  else {
   
    digitalWrite(ledPin, LOW);  // 熄滅LED
 
 }

連接開(kāi)發(fā)板，設(shè)置好對(duì)應(yīng)端口號(hào)和開(kāi)發(fā)板類(lèi)型，進(jìn)行程序下載。


上傳圖.png
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

按下按鍵，LED燈點(diǎn)亮。放開(kāi)按鍵，LED燈熄滅。

小貼士
  • 由于Arduino上電后，數(shù)字I/O管腳處于懸空狀態(tài)，此時(shí)通過(guò)digitalRead()讀到的是一個(gè)不穩(wěn)定的值(可能是高，也可能是低)。所以通過(guò)pinMode()函數(shù)設(shè)置按鍵引腳為上拉輸入模式（INPUT_PULLUP）。
    通俗的說(shuō)：上拉電阻（pullup resistor）,目的是使在斷路的時(shí)候，這一點(diǎn)變成高電壓（5V）。當(dāng)變成通路的時(shí)候，電壓就會(huì)降下來(lái)。
  • 按鍵在按下的過(guò)程中，有一段接觸未接觸的不穩(wěn)定過(guò)程，即按鍵的抖動(dòng)。在判斷按鍵狀態(tài)時(shí)，通過(guò)delay()延時(shí)跳過(guò)抖動(dòng)的不穩(wěn)定狀態(tài).

實(shí)驗(yàn)三LED燈的減弱增強(qiáng)

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)PWM脈寬調(diào)制來(lái)控制LED燈亮度。

由已學(xué)的PWM知識(shí)可知：
在我們的Nano開(kāi)發(fā)板上，第3、5、6、9、10、11引腳具有PWM功能。
通過(guò)使用analogWrtie()函數(shù)，在指定的引腳上通過(guò)高低電平的不斷轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)周期固定的方波，通過(guò)改變高低電平的占空比，進(jìn)而得到不同的電壓輸出。

電路連接圖：
電路連接圖
編寫(xiě)代碼

新建sketch，拷貝如下代碼替換自動(dòng)生成的代碼并進(jìn)行保存

int ledPin = 9;
 
 void setup ()
 {
   pinMode(ledPin,OUTPUT);
 }
 
 void loop()
 {
   for (int a=0; a<=255;a++)                //循環(huán)語(yǔ)句，控制PWM亮度的增加
   {
     analogWrite(ledPin,a);
     delay(8);                             //當(dāng)前亮度級(jí)別維持的時(shí)間,單位毫秒            
   }
   for (int a=255; a>=0;a--)             //循環(huán)語(yǔ)句，控制PWM亮度減小
   {
     analogWrite(ledPin,a);
     delay(8);                             //當(dāng)前亮度的維持的時(shí)間,單位毫秒  
   }
 
 }

連接開(kāi)發(fā)板，設(shè)置好對(duì)應(yīng)端口號(hào)和開(kāi)發(fā)板類(lèi)型，進(jìn)行程序下載。


上傳圖
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

LED燈由亮變暗，又由暗變亮


亮.jpg
暗.jpg
函數(shù)講解：

analogWrite()

  • 功能：analogWrite()實(shí)現(xiàn)對(duì)引腳設(shè)置PWM的要求?？梢员挥脕?lái)控制LED等，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，舵機(jī)等。
  • 句法：analogWrite（pin,value）
  • 參數(shù)：pin：寫(xiě)入的引腳；value：占空比，在0~255之間。（0時(shí)候?yàn)殛P(guān)，即LOW；255為開(kāi)，即HIGH）
  • 無(wú)返回值
  • 使用analogWrite（）不需要再用pinMode（）設(shè)置引腳為輸出。
小貼士：

程序中使用analogWrite()函數(shù)，通過(guò)兩個(gè)for循環(huán)，逐漸改變輸出PWM占空比，進(jìn)而改變LED燈的亮度。兩個(gè)for循環(huán)中都有延時(shí)語(yǔ)句。

實(shí)驗(yàn)四（高能實(shí)驗(yàn)）：流水LED

本實(shí)驗(yàn)講解：多個(gè)LED依次點(diǎn)亮并以此熄滅的狀態(tài)

實(shí)驗(yàn)材料：
  • Nano開(kāi)發(fā)板
  • 配套USB數(shù)據(jù)線
  • 5個(gè)LED燈
  • 5個(gè)470Ω的電阻
  • 若干杜邦線
電路連接圖：
電路圖

5個(gè)LED燈的負(fù)極連接到開(kāi)發(fā)板的GND引腳，正極分別連接限流電阻連接到開(kāi)發(fā)板的數(shù)字I/O引腳。

實(shí)物連接圖：
實(shí)物連接圖
編寫(xiě)代碼：
int delayTime = 200;
 int ledPin;
 
 void setup()
 {
   for (ledPin = 2; ledPin < 7; ledPin++) //依次設(shè)置2-6個(gè)數(shù)字引腳為輸出模式
   { 
     pinMode(ledPin, OUTPUT); //設(shè)置第ledPin個(gè)引腳為輸出模式
   }
 }

 void loop()
 {
   for (ledPin = 2; ledPin < 7; ledPin++) //每隔delayTime依次點(diǎn)亮2~6引腳相連的led燈
   {
     digitalWrite(ledPin, HIGH); //點(diǎn)亮ledPin引腳相連的led燈
     delay(delayTime);//延時(shí)delayTime
   }

   for (ledPin = 6; ledPin > 1; ledPin--) //每隔delayTime依次熄滅6~2引腳相連的led燈
   {
     digitalWrite(ledPin, LOW); //熄滅ledPin引腳相連的led燈
     delay(delayTime);//延時(shí)delayTime
   }
 }

連接開(kāi)發(fā)板，設(shè)置好對(duì)應(yīng)端口號(hào)和開(kāi)發(fā)板類(lèi)型，進(jìn)行程序下載。


上傳
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

五個(gè)LED燈依次點(diǎn)亮，又依次熄滅，如此往復(fù)循環(huán)。

小貼士：
  • 在setup部分通過(guò)for循環(huán)將2 ~ 6號(hào)引腳設(shè)置為輸出模式。在loop部分，通過(guò)兩個(gè)for循環(huán)依次點(diǎn)亮2 ~ 6號(hào)LED燈，依次熄滅6 ~ 2號(hào)LED燈，使用的依然是digitalWrite函數(shù)。
  • 延時(shí)時(shí)間定義為200，你可以改變它來(lái)控制流動(dòng)速度。
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