Bagaimana untuk menyambungkan LED ke papan Arduino

Platform Arduino sangat popular di seluruh dunia. Alat yang ideal untuk langkah pertama dalam pembangunan pengaturcaraan dan pengurusan perkakasan. Apabila anda berkembang dalam kemahiran, anda boleh meningkatkan seni bina dengan menambah peranti dan membina sistem yang lebih kompleks yang menjalankan program yang lebih kompleks. Papan Arduino Uno dan Arduino Nano sesuai untuk latihan awal. Pada contoh mereka, sambungan LED ke Arduino dipertimbangkan.

Apakah itu Arduino Uno dan Arduino Nano

Asas papan Arduino Uno ialah mikropengawal ATmega328. Ia juga mempunyai elemen tambahan:

• resonator kuarza;
• butang set semula;
• Penyambung USB;
• penstabil voltan bersepadu;
• penyambung kuasa;
• beberapa LED untuk menunjukkan mod;
• cip komunikasi untuk saluran USB;
• penyambung untuk pengaturcaraan dalam litar;
• beberapa lagi elemen aktif dan pasif.

Semua ini membolehkan anda mengambil langkah pertama tanpa menggunakan besi pematerian, dan mengelakkan peringkat pembuatan papan litar bercetak.Unit ini dikuasakan oleh sumber voltan luaran 7..12 V atau melalui penyambung USB. Melaluinya, modul disambungkan ke PC untuk memuat turun lakaran. Papan mempunyai sumber voltan 3.3 V untuk menjanakan peranti luaran. 6, 14 output digital tujuan umum tersedia untuk operasi. Kapasiti beban output digital apabila dikuasakan oleh 5 V ialah 40 mA. Ini bermakna bahawa LED boleh disambungkan terus kepadanya melalui menghadkan perintang.

Arduino Uno.

Papan Arduino Nano serasi sepenuhnya dengan Uno, tetapi saiznya lebih kecil dan mempunyai beberapa perbezaan dan penyederhanaan yang ditunjukkan dalam jadual.

Arduino Nano.

Perbezaannya tidak asas dan tidak penting untuk topik semakan.

Perkara yang anda perlukan untuk menyambungkan LED ke papan Arduino

Terdapat dua pilihan untuk menyambungkan LED. Untuk tujuan pembelajaran, anda boleh memilih mana-mana.

1. Gunakan LED terbina dalam. Dalam kes ini, tiada apa-apa lagi yang diperlukan, kecuali kabel untuk menyambung ke PC melalui penyambung USB - untuk kuasa dan pengaturcaraan. Tidak masuk akal untuk menggunakan sumber voltan luaran untuk menggerakkan papan: penggunaan semasa adalah kecil.
   Kabel USB A-B untuk menyambungkan Arduino Uno ke PC.
2. Sambungkan LED luaran. Di sini anda juga memerlukan:
   • LED itu sendiri;
   • perintang pengehad arus dengan kuasa 0.25 W (atau lebih) dengan nilai nominal 250-1000 ohm (bergantung pada LED);
   • wayar dan besi pematerian untuk menyambungkan litar luar.

Menyambungkan LED luaran terus ke output pengawal.

LED disambungkan katod kepada mana-mana output digital mikropengawal, anod kepada wayar biasa melalui perintang balast. Dengan bilangan LED yang banyak, sumber kuasa tambahan mungkin diperlukan.

Adakah mungkin untuk menyambungkan berbilang LED kepada satu output

Ia mungkin perlu untuk menyambungkan LED luaran atau kumpulan LED kepada mana-mana output. Kapasiti beban satu output mikropengawal, seperti yang dinyatakan, adalah kecil. Satu atau dua LED dengan penggunaan semasa 15 mA boleh disambungkan terus kepadanya secara selari. Ia tidak berbaloi untuk menguji kebolehmandirian output dengan beban di ambang kemungkinan atau melebihinya. Lebih baik menggunakan suis pada transistor (medan atau bipolar).

Menyambungkan LED melalui suis transistor pada triod bipolar.

Perintang R1 mesti dipilih supaya arus yang melaluinya tidak melebihi kapasiti beban output. Adalah lebih baik untuk mengambil separuh atau kurang daripada maksimum. Jadi, untuk menetapkan arus sederhana masuk 10 mA, rintangan pada 5 volt bekalan sepatutnya 500 ohm.

Setiap LED mesti mempunyai perintang balast sendiri, adalah tidak diingini untuk menggantikannya dengan satu yang biasa. Rbal dipilih untuk menetapkan arus operasinya melalui setiap LED. Jadi, untuk voltan bekalan 5 volt dan arus sebanyak 20 mA, rintangan hendaklah 250 ohm atau nilai standard terdekat.

Ia adalah perlu untuk memastikan bahawa jumlah arus melalui pengumpul transistor tidak melebihi nilai maksimumnya. Jadi, untuk transistor KT3102, Ik terbesar harus dihadkan kepada 100 mA. Ini bermakna tidak lebih daripada 6 LED dengan arus boleh disambungkan kepadanya. 15 mA. Jika ini tidak mencukupi, kunci yang lebih berkuasa mesti digunakan.Ini adalah satu-satunya sekatan untuk memilih transistor n-p-n dalam litar sedemikian. Walaupun di sini, secara teorinya, adalah perlu untuk mengambil kira keuntungan triod, tetapi untuk keadaan ini (masukkan semasa 10 mA, output 100) ia sepatutnya sekurang-kurangnya 10. Mana-mana transistor moden boleh menghasilkan h21e tersebut.

Litar sedemikian sesuai bukan sahaja untuk meningkatkan output semasa mikropengawal. Jadi anda boleh menyambungkan penggerak yang cukup berkuasa (geganti, solenoid, motor elektrik) yang dikuasakan oleh voltan yang meningkat (contohnya, 12 volt). Apabila mengira, anda perlu mengambil nilai voltan yang sepadan.

Anda juga boleh gunakan untuk melaksanakan kunci MOSFET, tetapi mereka mungkin memerlukan voltan yang lebih tinggi untuk dibuka daripada yang boleh dikeluarkan oleh Arduino. Dalam kes ini, litar dan elemen tambahan mesti disediakan. Untuk mengelakkan ini, perlu menggunakan transistor kesan medan "digital" yang dipanggil - mereka memerlukan 5 volt untuk membuka. Tetapi mereka kurang biasa.

Mengawal LED secara Program

Hanya menyambungkan LED ke output mikropengawal tidak banyak membantu. Ia adalah perlu untuk menguasai kawalan LED dari Arduino secara pemrograman. Ini boleh dilakukan dalam bahasa Arduino, yang berasaskan C (C). Bahasa pengaturcaraan ini adalah adaptasi daripada C untuk pembelajaran awal. Selepas menguasainya, peralihan kepada C ++ akan menjadi mudah. Untuk menulis lakaran (sebagai program untuk Arduino dipanggil) dan nyahpepijatnya secara langsung, anda perlu melakukan perkara berikut:

• pasang IDE Arduino pada komputer peribadi;
• anda mungkin perlu memasang pemacu untuk cip komunikasi USB;
• sambungkan papan ke PC menggunakan kabel USB-microUSB.

Antara muka persekitaran pembangunan IDE Arduino ialah jemputan untuk menulis program.

Simulator komputer boleh digunakan untuk menyahpepijat atur cara dan litar mudah. Simulasi pengendalian papan Arduino Uno dan Nano disokong, contohnya, oleh Proteus (bermula dari versi 8). Kemudahan simulator adalah mustahil untuk melumpuhkan perkakasan dengan litar yang dipasang secara salah.

Simulasi Arduino dengan LED yang disambungkan dalam Proteus 8.23.

Lakaran terdiri daripada dua modul:

• persediaan - dilaksanakan sekali pada permulaan program, memulakan pembolehubah dan mod operasi perkakasan;
• gelung – dilaksanakan secara kitaran selepas blok persediaan kepada infiniti.

Untuk Sambungan LED anda boleh menggunakan mana-mana daripada 14 pin percuma (pin), yang selalunya salah dipanggil port. Sebenarnya, pelabuhan itu, secara ringkasnya, sekumpulan pin. Pin hanyalah elemen.

Contoh kawalan dipertimbangkan untuk pin 13 - LED sudah disambungkan kepadanya di papan (melalui penguat-pengikut pada papan Uno, melalui perintang pada Nano). Untuk bekerja dengan pin port, ia mesti dikonfigurasikan dalam mod input atau output. Adalah mudah untuk melakukan ini dalam badan persediaan, tetapi tidak perlu - destinasi output boleh diubah secara dinamik. Iaitu, semasa pelaksanaan program, port boleh berfungsi sama ada untuk input atau untuk output data.

Inisialisasi pin 13 Arduino (pin PB5 port B mikropengawal ATmega 328) adalah seperti berikut:

persediaan batal()

{

pinMode(13, Output);

}

Selepas melaksanakan arahan ini, pin 13 papan akan berfungsi dalam mod output, secara lalai ia akan menjadi logik rendah. Semasa pelaksanaan program, sifar atau satu boleh ditulis kepadanya. Rekod unit kelihatan seperti ini:

gelung kosong()

{

digitalWrite(13, TINGGI);

}

Sekarang pin 13 papan akan ditetapkan tinggi - satu logik, dan ia boleh digunakan untuk menyalakan LED.

Untuk mematikan LED, anda perlu menetapkan output kepada sifar:

digitalWrite(13, RENDAH);

Jadi, dengan menulis satu dan sifar secara bergilir-gilir pada bit daftar port yang sepadan, anda boleh mengawal peranti luaran.

Kini anda boleh merumitkan program Arduino untuk mengawal LED dan belajar cara mengelipkan elemen pemancar cahaya:

persediaan batal()

{

pinMode(13, Output);

}

gelung kosong()

{

digitalWrite(13, TINGGI);

kelewatan(1000);

digitalWrite(13, RENDAH);

kelewatan(1000);

}

Pasukan kelewatan(1000) mencipta kelewatan 1000 milisaat, atau satu saat. Dengan menukar nilai ini, anda boleh menukar kekerapan atau kitaran tugas LED berkelip. Jika LED luaran disambungkan ke output lain papan, maka dalam program, bukannya 13, anda mesti menentukan nombor pin yang dipilih.

Untuk kejelasan, kami mengesyorkan satu siri video.

Setelah menguasai sambungan LED ke Arduino dan mempelajari cara mengawalnya, anda boleh beralih ke tahap baharu dan menulis program lain yang lebih kompleks. Sebagai contoh, anda boleh belajar cara menukar dua atau lebih LED dengan butang, menukar kekerapan berkelip menggunakan potensiometer luaran, melaraskan kecerahan cahaya menggunakan PWM, menukar warna pemancar RGB. Tahap tugas hanya dihadkan oleh imaginasi.