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 output
34.    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 that
39.        //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.}