Arduino周边模块：LED部件

Arduino周边模块：LED部件

1. LED的使用

LED的原理：

LED是会发光的二极管，它具有单向导电性。两端加上正向电压，即能将电能转化为光能。

正向电压就是正极加高电压，负极加低电压

对于LED的正负极判断：

1. 一般长引脚的是正极，短引脚的是负极。
2. 观察LED的头部，里面有一宽一窄两个金属块，一般窄的金属块连接的引脚是正极，宽的金属块连接的引脚是负极。

数字电平：

电压的另一种解读方式

高电平对应数字逻辑的1，低电平对应数字逻辑的0

Arduino的数字端口

(在数字端口不够用的情况下，模拟端口也能够充当数字端口使用)

Arduino的数字端口有两种模式：输入、输出

电路连接

我们将LED的负极连接到Arduino的八号端口，然后通过一个限流电阻，将LED的负极连接到Arduino的GND端口

面包板

面包板能够提供一个宽松的实验环境。元件直接插拔，无需焊接。很适合电子电路的组装、调试和训练。

面包板分为三个区域，上下两个区域是横向贯通的，中间的区域是纵向贯通的

Arduino控制程序的一般结构

1.void setup(){2.    //在此做一些准备工作3.}4.5.void loop(){6.    //在此实现应用程序的功能7.}

进入Arduino IDE，正式编写代码

1.void setup(){2.    pinMode(8,OUTPUT);3.}4.5.void loop(){6.    digitalWrite(8,HIGH);7.    delay(1000);8.    digitalWrite(8,LOW);9.    delay(1000);10.}

LED以每秒一次的频率闪烁着，delay()函数的单位是毫秒。

优化：

1.int led=8;2.void setup(){3.    pinMode(led,OUTPUT);4.}5.6.void loop(){7.    digitalWrite(led,HIGH);8.    delay(1000);9.    digitalWrite(led,LOW);10.    delay(1000);11.}

Arduino数字IO相关库函数

2. LED点阵的使用

我们在街上看到的LED广告屏就是使用多个LED点阵拼接起来的

LED点阵原理图

LED点阵显示图形

关键字：

• 行扫描
• 视觉暂留

而计算机显示字符的原理，其实就是计算机中存储的字形码，字形码的作用就是记录字符的点阵数据

那么如何在Arduino程序中存储字库？

使用数组

数组是同一类型数据的集合

硬件连接

程序的框架图

1.//2-dimensional array of row pin numbers:2.const int row[8]={3.17,16,2,3,4,5,6,7};4.5.//2-dimensional array of column pin numbers:6.const int col[8]={7.8,9,10,11,12,13,19,18};8.9.//2-dimensional array of pixels:10.const byte character_bank[2][8]={11.    {B00111100,12.     B01000010,13.     B01000010,14.     B01000010,15.     B01000010,16.     B01000010,17.     B01000010,18.     B00111100},19.20.    {B00010000,21.     B00110000,22.     B00010000,23.     B00010000,24.     B00010000,25.     B00010000,26.     B00010000,27.     B00111000}28.};29.30.int pixels[8][8];31.32.void setup(){33.    //initialize the I/O pins as output34.    for (int thisPin=0;thisPin<8;thisPin++){35.        //initialize the output pins:36.        pinMode(col[thisPin],OUTPUT);37.        pinMode(row[thisPin],OUTPUT);38.        //take the col pins(i.e. the cathodes) high to ensure that39.        //the LEDS are off:40.        digitalWrite(col[thisPin],HIGH);41.        }42.    //initialize the pixel matrix:43.    for (int x=0;x<8;x++){44.        for (int y=0;y<8;y++){45.        pixels[x][y]=HIGH;46.        }47.    }48.}49.50.void loop(){51.    //draw the screen:52.    displayNum(1);53.    refreshScreen();54.}55.56.void displayNum(int num)57.{58.    for (int rowindex=0;rowindex<8;rowindex++)59.    {60.        for (int colindex=0;colindex<8;colindex++){61.        pixels[rowindex][colindex]=((character_bank[num][rowindex]>>(7-colindex))&0x01)==07HIGH:LOW;62.        }63.    }64.}65.66.void refreshScreen(){67.    //iterate over the rows (anodes):68.    for (int thisRow=0;this Row<8;thisRow++){69.        //take the row pin (anode) high:70.        digitalWrite(row[thisRow],HIGH);71.        //iterate over the cols (cathodes):72.        for (int thisCol=0;thisCol<8;thisCol++){73.            //get the state of the current pixel;74.            int thisPixel=pixels[thisRow][thisCol];75.            //when the row is HIGH and the col is LOW,76.            //the LED where they meet turns on:77.            digitalWrite(col[thisCol],thisPixel);78.            //turn the pixel off:79.            if (thisPixel==LOW){80.                digitalWrite(col[thisCol],HIGH);81.            }82.        }83.        //take the row pin low to turn off the whole row:84.        digitalWrite(row[thisRow],LOW);85.    }86.}

3. 三色LED的使用

加到各个引脚上的电压大小决定了相应分量的亮度，进而决定了混合而成的光的颜色

那么用什么来输出模拟电压呢？

PWM ：PWM是用占空比(duty cycle)不同的方波，来模拟“模拟输出”的一种方式

Arduino中端口标号前有’~’的均可以输出PWM波

Arduino控制程序中PWM波的输出

analogWrite(pin,value)

第一个参数pin代表引脚标号

第二个参数value代表占空比的值。取值范围：0~255

总共有三个LED，因此我们可以有255*255*255=16581375个颜色

硬件连接

程序

1.//端口配置2.int redPin=3;3.int greenPin=5;4.int bluePin=6;5.6.void setup()7.{8.    pinMode(redPin,OUTPUT);9.    pinMode(greenPin,OUTPUT);10.    pinMode(bluePin,OUTPUT);11.}12.13.void loop()14.{15.    int red,green,blue;16.    blue=0;17.    for(blue=0,red=255;blue<256;blue++)18.    {19.        setColor(red,green,blue);20.        delay(4);21.        red--;22.    }23.    delay(100);    //绿色向红色渐变24.25.    green=0;26.    for(red=0,green=255;red<256;red++)27.    {28.        setColor(red,green,blue);29.        delay(4);30.        green--;31.    }32.    delay(100);    //红色向篮色渐变33.34.    red=0;35.    for(green=0,blue=255;green<256;green++)36.    {37.        setColor(red,green,blue);38.        delay(4);39.        blue--;40.    }41.    delay(100);    //篮色向绿色渐变42.}43.44.void setColor(int red,int green,int blue)45.{46.    analogWrite(redPin,red);47.    analogWrite(greenPin,green);48.    analogWrite(bluePin,blue);49.}