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[入门教程] Arduino教程 05 炫彩RGB LED「DFR0100」 |
【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 |
呼吸灯闪烁,课后作业代码:
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Jane 发表于 2014-8-29 10:22 int l1=9,l2=10,l3=11; void setup() { pinMode(l1,OUTPUT); pinMode(12,OUTPUT); pinMode(l3,OUTPUT); } void loop() { bian(random(0,256),random(0,256),random(0,256)); } void bian(int a,int b,int c) { analogWrite(l1,a); analogWrite(l2,b); analogWrite(l3,c); delay(50); } |
Raiden 发表于 2014-11-15 00:34 你说的那个随机数的问题,random()是个伪随机,所以是重复的。如果你想用随机的话,可以用randomSeed(seed)定义一个随机数种子。 具体用法:http://arduino.cc/en/Reference/RandomSeed |
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