Arduino教程 05 炫彩RGB LED「DFR0100」
2014-05-2715.2万
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本篇Arduino教程介绍了如何使用DFR0100入门套件中的RGB LED创建炫彩灯光效果。项目包括元件清单、硬件连接图和示例代码。通过定义三个引脚并设置为输出模式，主函数中调用colorRGB()函数生成随机颜色。此外，还详细解释了constrain()和random()函数的使用方法，并提供了课后练习，如实现彩虹色变化和呼吸灯效果。
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【本篇课程内容于 2024年9月3日更新】 >课程配套Arduino器材：Arduino入门套件 DFR0100 项目 - 炫彩LED 这个项目介绍一种新的LED——RGB LED。 之所以叫RGB，是因为这个LED是由红（Red）、绿（Green）和蓝（Blue）三色组成。我们电脑的显示器也是由一个个小的红、绿、蓝点组成的。可以通过调整三个LED中每个灯的亮度就能产生不同的颜色。这个项目就是教你通过一个RGB小灯随机产生不同的炫彩颜色。找出所需元件，按下图连接硬件并输入代码。 元件清单  硬件连接 连接之前，先判别RGB是共阴还是共阳，如果不是很清楚的，可以先跳到这个项目的硬件部分介绍。连接时，还需注意一点，引脚的顺序，可参照左边的引脚图。  图 1 炫彩LED硬件连接图 示例代码 样例代码： 代码下载完成后，我们可以看到LED颜色呈现随机的变化，不只是单一的一种颜色。 代码回顾 来分析一下，其实一个RGB灯，就是我们前面讲的单色LED的结合体，内部集成了三个LED，也就需要用三个数字PWM口来控制。在我们程序开头部分可以看到定义了三个引脚，并设置为输出模式。 主函数中调用了一个自己创建的函数colorRGB()，函数有三个传递参数，用于写入Red、Green、Blue的值，也就是0~255的值。 使用函数的好处在于，之后我们想调到某个颜色的时候，只有直接给这三个参数赋值就可以了。不需要重复写analogWrite()函数，使程序变得冗长。 这段函数中，我们比较陌生的就是constrain()和random()这两个函数。 函数格式如下：  constrain()函数需要3个参数：x、a和b。这里x是一个被约束的数，a是最小值，b是最大值。如果值小于a，则返回a。如果大于b，则返回b。 回到我们的程序，red、green、blue值是被约束数，约束范围在0~255，也就是我们PWM值的范围。它们的值来源于random()函数随机产生。 函数格式如下：  random()函数用于生成一个随机数，min是随机数的最小值，max是随机数的最大值。如果想知道random()函数的其他用法，可以参看手册。 硬件回顾 RGB灯 RGB灯有4个引脚，R、G、B三个引脚连接到信号传输口上，还有一个引脚是共用的正极（阳）或者共用的负极（阴）。我们这里选用的是共阴RGB。图2展示了三个LED如何华丽蜕变为一个RGB LED的过程，R、G、B其实就是三个 LED的正极，把它们的负极拉到一个公共引脚上了，它们公共引脚是负极，所以称之为共阴RGB。 RGB灯如何使用？如何实现变色？ RGB只是简单的把三个颜色的LED灯封装在一个LED中，只要当做三个灯使用就可以了。我们都知道红色、绿色、蓝色是三原色，Arduino通过PWM口对三种颜色明暗的调节，即analogWrite(value)语句，就能让RGB LED调出任何你想要的颜色。  图 2 三个LED蜕变成一个RGB的过程  图 3 混合RGB产生不同颜色 表1只是展示了几种典型的混合颜色，可调的色彩远多于下表所示的，使用PWM可以产生0~255之间的全部颜色，共16777216种颜色（256×256×256）。不妨可以动手尝试一下，设置三个LED的PWM值来随意切换颜色吧！  表 1 不同LED的PWM值所组合产生的颜色 共阳RGB与共阴RGB的区别 上面我们还遗留一个问题——共阴与共阳在使用上有什么区别？共阳RGB就是把正极拉到一个公共引脚上，其他三个端则是负极。下图是可以看出，外表上共阴共阳没有任何区别。然而在使用上是有区别的，区别分为以下两点： （1）接线中的改变。共阳的话，共用端需要接5V，而不是GND，否则LED不能被点亮。 （2）第二点就是，在颜色的调配上，与共阴是完全相反的。 举个例子：共阴RGB显示红色为R-255，G-0，B-0。然而共阳则完全相反，RGB数值是R-0, G-255, B-255。  如何判断共阴还是共阳 其实非常简单，甚至都不需要编写程序来验证。前面讲过RGB LED其实是三个颜色的LED。共阴和共阳的电路图如下：  图 6 RGB LED共阴共阳对比图 测试方法如下： 1.在R、G、B三个引脚各串联一个220Ω电阻。 2.首先将公共端接入负极（接地）。 3.逐一尝试将R、G、B引脚接入正极（如3V电源）。 4.观察LED是否亮起对应颜色：若某引脚接入正极时亮起相应颜色（红、绿、蓝），则该RGB LED为共阴极；若均不亮，则判定为共阳极。 5.为确保准确性，可按相同方法测试共阳极情况（即公共端接正极，逐一测试R、G、B引脚接地） 课后练习 1、基于我们上面的炫彩RGB项目，改变程序做一个沿着彩虹色变化的RGB灯，而不是我们这样随机产生颜色。这里比较困难的应该是颜色的调制，通过改变Red、Green、Blue的值0~255，组合出你想要的颜色。 提示：只要在原有代码基础上做修改就可以了，直接调用colorRGB()函数，将函数中3个参数写入所对应颜色的值即可。 2、在作业1的基础上，能否结合我们上面说的呼吸灯，将彩虹色以呼吸灯渐变形式变化。这样的变换会显得更加柔和。 3、Arduino是个开源的平台，从Arduino IDE中就可以加载一些别人已经写好了的库，不需要自己从头写，难度也比较大，所以我们只需调用别人写好的库，来达到我们想要的效果就可以了。 比如我们今天使用的RGB LED，就已经有现成的用户库了。 下面就提供一个加载RGB LED库和使用库的案例。  图 7 工具->管理库  图 8 搜索rgbled->安装  图 9 安装成功  图 10 文件->示例->rgbled  图 11 验证和上传 |
也是呼吸灯的，更简洁
[code]int i,j;
void setup() // 当您按下重置或给电路板通电时，设置功能运行一次
{
pinMode(9, OUTPUT); // 将数字引脚9初始化为输出
pinMode(10, OUTPUT); // 将数字引脚10初始化为输出
pinMode(11, OUTPUT); // 将数字引脚11初始化为输出
}
void loop() // 循环函数永远重复运行
{
for(i=9;i<=11;i++) // 对9-11从小到大循环遍历
{
for(j=0;j<=255;j++) // 使i号引脚渐亮
{
analogWrite(i,j);
delay(2);
}
for(j=255;j>=0;j--) // 使i号引脚渐暗
{
analogWrite(i,j);
delay(1);
}
}
}
[/code]
比如 rgb(193, 57, 49)
应该是深红色，但显示出来的是蓝色。
使用的是共阴 LED
我已多次确认接线和引脚号没有任何问题
但是，也有一些颜色可以正常显示
比如 rgb(0, 142, 156)
int r = 9;
int g = 11;
int b = 10;
void setup() {
pinMode(r,OUTPUT);
pinMode(g,OUTPUT);
pinMode(b,OUTPUT);
}
void loop() {
Serial.begin(9600);
colorRGB(random(0,255),random(0,255),random(0,255));
delay(1000);
}
void colorRGB(int red,int green,int blue){
fadeIn(1000,5,red,r);
fadeIn(1000,5,green,g);
fadeIn(1000,5,blue,b);
fadeOut(1000,5,red,r);
fadeOut(1000,5,green,g);
fadeOut(1000,5,blue,b);
}
void fadeIn(unsigned int time,int incnum,int color,int port){
for(byte i = 0; i< color; i+= incnum){
analogWrite(port,constrain(i,0,255));
delay(time/(255/5));
}
}
void fadeOut(unsigned int time,int incnum,int color,int port){
for(int i = color; i > 0; i-= incnum){
analogWrite(port,constrain(i,0,255));
delay(time/(255/5));
}
}
[/code]
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希望有帮助 :)
colorRGB(random(0,255),random(0,255),random(0,255));
void colorRGB(int red, int green, int blue)