Arduino教程02 做一个S.O.S求救信号灯「DFR0100 」 DF创客社区

【本篇课程内容于 2024年8月2日更新】

Arduino教程02项目 - SOS求救信号器

本项目将继续使用【闪烁第一个LED】所搭建的电路（注意引脚有所更换），只需要对代码进行一定的改动，就能让我们的LED发出SOS求救信号了。
国际摩斯码是一种独特的字符编码系统，其精妙之处在于它利用简单的两种信号：横杠（长音）和点（短音），通过不同的组合方式来代表英文中的每一个字母以及数字。这种设计极大地简化了信息传递的复杂性，因为仅需两种基本信号形态，就能构建出完整的通信语言。这种创造性的编码方式展现了前人非凡的智慧与创新能力，确实令人钦佩不已。
我们正好可以通过LED发光的长短来代表不同的字母。通过长闪烁和短闪烁来分别表示横杠和点。在这个项目中，我们就拼写SOS这三个字母。
通过查阅摩斯码表，我们可以知道，字母“S”的摩斯码是三个点，我们这里用三次短闪烁表示。字母“O”则是三个横杠，用三次长闪烁表示。

硬件连接

图 1 SOS 求救信号器

示例代码

有了前一个项目的基础，不难理解下面样例代码1。但先不要急着输入这段代码，只是看一下。

样例代码1：int ledPin = 10;
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
  // 三个短闪烁来表示字母“S”
digitalWrite(ledPin,HIGH);
delay(150);
digitalWrite(ledPin,LOW);
delay(100);

digitalWrite(ledPin,HIGH);
delay(150);
digitalWrite(ledPin,LOW);
delay(100);
digitalWrite(ledPin,HIGH);
delay(150);
digitalWrite(ledPin,LOW);
delay(100);

delay(1000); //1000毫秒延时产生字母之间的间隙

  //三个长闪烁来表示字母“O”
digitalWrite(ledPin,HIGH);
delay(400);
digitalWrite(ledPin,LOW);
delay(100);
digitalWrite(ledPin,HIGH);
delay(400);
digitalWrite(ledPin,LOW);
delay(100);
digitalWrite(ledPin,HIGH);
delay(400);
digitalWrite(ledPin,LOW);
delay(100);

delay(1000); //1000毫秒延时产生字母之间的间隙

//再用三个短闪烁来表示字母“S”
digitalWrite(ledPin,HIGH);
delay(150);
digitalWrite(ledPin,LOW);
delay(100);

digitalWrite(ledPin,HIGH);
delay(150);
digitalWrite(ledPin,LOW);
delay(100);
digitalWrite(ledPin,HIGH);
delay(150);
digitalWrite(ledPin,LOW);
delay(100);
delay(5000); // 在重复SOS信号前等待5秒
}

上面的写法固然正确，是不是觉得有点繁琐呢？如果有100个字母，难不成还重复100遍吗？有没有更好的编写程序的方法呢？想必发明编程的人也考虑到这个问题了，所以我们有了更好的一种写法。
我们先来看一下样例代码2。

样例代码2：
//项目 -- SOS求救信号器
int ledPin = 10;
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
// 三个短闪烁来表示字母“S”
for(int x=0;x<3;x++){
digitalWrite(ledPin,HIGH);  //设置LED 为开
delay(150);                //延时150毫秒
digitalWrite(ledPin,LOW); //设置LED 为关
delay(100);                //延时100毫秒
}

//1000毫秒延时产生字母之间的间隙
delay(1000);
//三个长闪烁来表示字母“O”
for(int x=0;x<3;x++){
digitalWrite(ledPin,HIGH); //设置LED 为开
delay(400);                //延时400毫秒
digitalWrite(ledPin,LOW);  //设置LED 为关
delay(100);                //延时100毫秒
}
//1000毫秒延时产生字母之间的间隙
delay(1000);
// 再用三个短闪烁来表示字母“S”
for(int x=0;x<3;x++){
digitalWrite(ledPin,HIGH); //设置LED 为开
delay(150);                //延时150毫秒
digitalWrite(ledPin,LOW);  //设置LED 为关
delay(100);             //延时100毫秒
}
//在重复SOS信号前等待5秒
delay(5000);
}
在输入代码的时候，注意保持代码层次的清晰，除了美观外，也便于你日后检查代码。编译通过后，上传代码到Arduino中，如果一切顺利的话，我们将看到LED闪烁出摩斯码SOS信号，等待5秒，重复闪烁。
通过使用Arduino板外接电池，并将整个装置封装在一个防水盒子里，我们就能创建出一个便携式设备，用于在紧急情况下发送国际通用的求救信号SOS。这一信号在航海和登山等户外活动中尤为重要，因为它能够快速有效地传达出求助信息。
我们接着来分析下代码。

代码回顾
代码loop()前的部分与项目【闪烁第一个LED】是完全一样的。也是初始化一个变量，设置数字引脚10的模式为输出模式。在主函数loop()中，你可以看到与项目【闪烁第一个LED】中类似的语句用来控制LED的打开和关闭，并通过延时delay()实现长短闪烁功能。然而，有所不同的是这次主函数包含了三个独立的代码段。

第一段代码段是输出代表字母“S”的三个点：

for(int x=0;x<3;x++){
digitalWrite(ledPin,HIGH);  //设置LED 为开
delay(150);                //延时150毫秒
digitalWrite(ledPin,LOW); //设置LED为关
delay(100);                //延时100毫秒
}

LED开关的控制代码位于一对花括号（也称为大括号）内部，这个区域被定义为一个代码段。花括号都必须成对出现，即开启一个花括号必须有一个相应的闭合花括号，否则编译器在处理代码时会因为语法错误而无法通过编译。有个小技巧大家可以学一下，在开始写花括号的时候，就先把“{”“}”都写上，之后再在两个花括号之间输入代码，这样就不会出现写到最后括号对应不上的情况。

当程序运行后我们可以看到，灯闪了3次而不是只闪了1次。产生这样效果的是因为使用了for循环（用来重复执行循环体中的代码块）。我们来看一下：
for语句格式如下：

来看下我们程序中的for循环：

for(int x=0;x<3;x++){
  ...
}

第一次循环：

· 声明并初始化变量x=0。
· 判断x<3，为真，则执行循环体中的程序。
· x自加，更新x为1。

第二次循环：

· 此时x=1。
· 判断x<3，为真，则执行循环体中的程序。
· x自加，更新x为2。
......
循环结束:
· 在下一次循环开始前，x的值被自加到3。
· 判断3<3，为假，因此循环结束，不再执行循环体。并继续向下执行。

（x++是x=x+1的简写，实现x的迭代（自加）功能。）

我们这里需要它循环3次，所以设置为x<3。从0开始计算，0，1，2，循环了3次。那如果要循环100次的话呢？
答案：
for(int x=0;x<100;x++){
  ...
}

我们在写一些判断语句的时候会经常用到一些比较运算符，比如大于，小于等等。下面就介绍一些常用的比较运算符。

比较运算符
for循环中的“<”称之为比较运算符。比较运算符在代码中是用作判断的，用于比较两个值。我们常用的比较运算符有：

==（等于）          >（大于）
!=（不等于）       <=（小于等于）
<（小于）             >=（大于等于）

特别要说明一下，比较运算中等于必须是两个等号（单等号的作用是赋值）。还有像小于等于和大于等于，<和=之间不能留有空格，否则编译不通过。
当然，除了比较运算符外，程序也可以用的+、-、*、/（加、减、乘、除）这些常用的算术运算符。

现在知道for循环是如何运作的了吧！我们的主函数loop()中有三个for循环，按照下面表格运行，最终完成SOS的输出。

第一个for循环       短闪烁3次，代表输出3个点，也就是字母“S”
第二个for循环       长闪烁3次，代码输出3个横杠，也就是字母“O”
第三个for循环       短闪烁3次，代表输出3个点，也就是字母“S”

局部变量和全局变量
必须要注意的，我们这里要引用一个新的概念：局部变量和全局变量。局部变量，这类变量只在自己的代码块内起作用。像是该程序的for循环中定义的变量x就属于局部变量，这意味着每个for循环都拥有自己独立的x变量。这些x变量之间互不影响，各自在其所属的循环中控制迭代过程，确保了即使在同一程序中存在多个for循环，它们之间的变量也不会产生冲突。还有一种变量叫全局变量，不同之处是，它能在整个程序中起作用，但条件是，必须在setup()、loop()函数外声明。像我们这里的ledPin，就能在整个程序中起作用。

在构建SOS求救信号器项目时，为了确保SOS信号中的每个字母（S、O、S）能够被清晰区分，我们在每个for循环迭代完成（表示一个字母）后，特意插入了1000毫秒的延时。这个延时使得SOS字母之间的停顿变得明显，有助于接收方准确识别每个字母。而在整个SOS信号序列完成后，即三个字母（S、O、S）均通过LED灯的闪烁表示完毕后，我们进一步设置了一个5秒的延时。这个较长的延时是在程序准备重新进入主循环loop()并执行下一轮SOS信号之前的一个等待时间，确保了SOS信号之间有足够的间隔，避免信号间的混淆。

好了，我们SOS求救信号器项目就算告一个段落了。有所收获吗？

课后练习
我们以【闪烁第一个LED】和【SOS求救信号器】两个项目作为基础，现在尝试自己做个交通信号灯吧，下图是交通信号灯的运行过程，虚线框的是程序的循环部分。自己动手试一下吧！

提示：原先我们只控制了一个LED灯，现在要扩展到同时控制三个不同颜色的LED灯。电路连接的基本原理保持不变，但我们需要利用三个不同的数字端口来分别控制这三个LED灯。在编程时，关键在于通过调整这些数字端口的高低电平信号，来独立控制每个LED灯的亮灭状态。

示例代码.rar

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