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Stduino 零基础入门课程系列(四) 点亮LED(下)

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发表于 2020-8-19 18:33:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
Hello!各位同学大家好~上节课我们学习了利用代码点亮板子上的LED,那么如果要点亮更多的LED该怎么做呢?开发板只能控制一个LED,我们需要更多的LED灯,那么就需要自己连接电路了。因此,这节课,我们将学习怎么给开发板连接
在开始这节课开始之前,我们简单学习一下电路原理。我们都知道,在正常情况下,灯泡是不会发光的。
零基础课-04-01.png
我们现在接进去一个电池,并且将电池的两端用电线和灯泡连接。这个时候,灯泡就会发光了。
零基础课-04-02.png
我们可以这样理解,电池里面有一种“水”,而电线就像水管一样能够让“水”在这样的管道里流通。
水都有这样的一种趋势,总是由高水位往低水位流。那么我们完全可以给电池也下这种规定,电池的一端为正极,一端为负极。正极总是比负极高,是一种高电位,而负极为低电位,那么电路中的“水”总是从正极向负极流动。
(插图:电位)

在电池正极到灯泡的这一段,每一处都是一样的,因此,灯泡接正极这一端与电池正极电位一致。同样,灯泡接负极这一端到电池负极,每一处都是相等的,因此,灯泡接正极这一端与电池负极电位一致。当“水”在流过“灯泡”的时候,就好像从高位跌落到低位,就好像推动了水车一样,推动了灯泡发光。
其实在电路里,把“水流”叫做电流,把灯泡两端的“电位差”叫做电压。
(插图:等价转换)
那么我们现在在灯泡前面这一端,再放一个“灯泡”。那么对于原来的灯泡而言,它接负极这一端的“高度”仍然是负极,但是水流在经过第一个灯泡的时候,“高度”已经下降,比正极低了,因此原来的那个灯泡两端的“电位差”变小了,因此这个时候灯泡的发光效率比之前小了。新添加的这个灯泡就像延缓了电流的流速一样。我们把灯泡换做另一个替代物——电阻,它与灯泡的作用一样,能够降低电压,减缓电流,但是它不发光。

好了,现在我们已经讲完了电路的基本原理,是不是很简单。那么我们马上呢就可以把我们刚才学到的知识迁移到今天要完成的任务当中。
同学们看下图,要让LED被点亮,那么就需要让它两端的“水”具有不同的高度,电位差就会推动LED被点亮。我们可以看到LED左端接GNDGND就是GOUND的缩写,即地线,这是电压最低的地方,低电位。那么现在LED的左端接着地线,我们只需要让LED右端电位比地线高即可,即存在电位差,那么LED灯就会被点亮;让LED右端电位与地线一致,那么就不会有电位差,LED灯熄灭。
零基础课-04-03.png
在这里,Stduino UNO管脚就相当于一个水闸门,能够控制放出的水的高度。代码的digitalWrite(pin,HIGH);就相当于调高放出水的高度(高电位);而digitalWrite(pin,LOW);就相当于调低放出水的高度(低电位)。
这样大家就知道我们的代码应该怎么写了:
  1. #include <Arduino.h>
  2. int GreenLED = 11;
  3. Int RedLED = 12;

  4. void setup()
  5. {
  6.         pinMode(GreenLED,OUTPUT);
  7.         pinMode(RedLED, OUTPUT);
  8. }

  9. void loop()
  10. {
  11.         digitalWrite(GreenLED, HIGH);
  12.         digitalWrite(RedLED, LOW);
  13.         delay(1000);
  14.         digitalWrite(GreenLED, LOW);
  15.         digitalWrite(RedLED, HIGH);
  16.         delay(1000);
  17. }
复制代码

说完代码,让我们来连接电路。
现在我们需要把LED灯连入Stduino UNO。我们把杜邦线的一头接入GND,另一根接入5V。现在拿出一个LED。大家仔细看,LED的两个金属脚长度不一样。那么长的这个需要接正极,短的这个需要接负极。千万不要接反了喔。LED反接时,电阻非常大,LED并不会被点亮。那么现在怎么把LED和杜邦线接到一起呢?
用手接?这样可以连通电路,但是我们没有多余的手去编写代码了。
(用手接的图)
这里要和大家介绍一下面包板。面包板可以帮助我们更好的连接杜邦线。
这是早期的面包板,它真的是用来切面包的。
零基础课-04-04.png
(图片来自网络)
早期的创客爱好者在面包板上固定电路,他们发现面包板非常好用。
零基础课-04-05.png
但是,这比较耗面包板。自从面包2.0诞生之后呢,我们可以利用杜邦线快速的连接电子元件,非常方便,妈妈再也不用担心家里的面包板不见了。
零基础课-04-06.png
面包板的原理很简单。大家可以看到上面由非常多的小孔。对于这样的一块面包板而言,中间的部分每一列的五格都是连接在一起的。而对于上部和下部的两部分,他们每一行都是连接在一起的。
我们观察一下面包板:中间有十行插孔,并且这十行又被分成了两个五行;上下边缘各有两行插孔,并且每行是不连续的。下图中绿框代表其中的插孔是连通的,而红框代表里面的插孔是不连通的。
也就是我现在把一个杜邦线插进去,其实它多了很多格子可以连接其他的电子元件。
零基础课-04-07.png
那我们现在就把LED灯和Stduino UNO连接起来吧~LED灯的一端接GND,接地,另一端接12号管脚,这一端负责控制电平变化。
零基础课-04-08.png
如果我们现在这样接,把LED灯直接接回Stduino UNO,这样可能出现问题,大家注意。LED是一个电阻很小的元件,如果直接接5伏电压,很有可能由于电压过大而烧坏,所以我们需要加一个电阻分掉LED的电压。一般220欧到1k欧都是OK的。
零基础课-04-09.png
同样的道理,我们再把红色LED灯接入到11号管脚。
多检查一下,确保我们的电路连接正确。

那么接下来,我们讲刚才的程序下载到Stduino UNO上,我们看看效果如何?
(效果图)
可以看到,红绿灯交替闪烁。恭喜你,完成了第二个实验。这节课结束之后,你已经可以利用Stduino控制外部电子元件了。如果你觉得学习到的东西有趣的话,不如多做一些尝试,比如接三个LED灯,让它们逐次点亮,再逐次熄灭?


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