Kako priključiti LED na ploščo Arduino

Platforma Arduino je izjemno priljubljena po vsem svetu. Je idealno orodje za prve korake pri učenju programiranja in krmiljenja strojne opreme. Ko vaše sposobnosti rastejo, lahko povečate arhitekturo z dodajanjem perifernih plošč in ustvarite bolj zapletene sisteme, ki poganjajo zapletenejše programe. Za začetno usposabljanje sta primerni plošči Arduino Uno in Arduino Nano. Na tem primeru bomo povezali LED na Arduino.

Kaj sta Arduino Uno in Arduino Nano?

Osnova plošče Arduino Uno je mikrokrmilnik ATmega328. Ima tudi dodatne elemente:

• kvarčni resonator;
• gumb za ponastavitev;
• USB priključek;
• integriran regulator napetosti;
• priključek za napajanje;
• več LED za prikaz načina;
• komunikacijski čip za USB kanal;
• konektor za programiranje na čipu;
• še nekaj aktivnih in pasivnih elementov.

Vse to vam omogoča, da naredite prve korake brez uporabe spajkalnika in se izognete koraku izdelave vezja. Enota se napaja iz zunanjega napajalnika 7...12V ali preko USB priključka. Modul je povezan tudi z osebnim računalnikom za nalaganje skice. Plošča ima vir napetosti 3,3 V za napajanje zunanjih naprav. Za delovanje je na voljo 6, 14 splošnih digitalnih izhodov. Obremenilnost digitalnega izhoda pri napajanju iz 5 V je 40 mA.To pomeni, da je LED lahko neposredno priključena nanj preko a omejevalni upor.

Arduino Uno.

Plošča Arduino Nano je popolnoma združljiva z Uno, vendar je manjša in ima nekaj razlik in poenostavitev, kot je prikazano v tabeli.

Arduino Nano.

Razlike niso bistvene in niso pomembne za temo tega pregleda.

Kaj potrebujete za priključitev LED na ploščo Arduino

Obstajata dva načina za povezavo LED. Za namene usposabljanja lahko izberete katerega koli.

1. Uporabite vgrajeno LED. V tem primeru ne potrebujete ničesar drugega kot kabel za povezavo z računalnikom preko USB-ja - za napajanje in programiranje. Za napajanje plošče ni smiselno uporabljati zunanjega vira napetosti: poraba toka je majhna.
   Kabel USB A-B za povezavo Arduino Uno z osebnim računalnikom.
2. Priključite zunanje LED diode. Tukaj boste dodatno potrebovali:
   • sama LED;
   • upor za omejevanje toka 0,25 W (ali več) z oceno 250-1000 ohmov (odvisno od LED);
   • žice in spajkalnik za povezavo zunanjega vezja.

Priključite zunanjo LED neposredno na izhod krmilnika.

Svetleče diode so povezane s katodo na kateri koli digitalni pin mikrokontrolerja, z anodo na skupno žico preko balastnega upora. Če imate veliko število LED, boste morda potrebovali dodatno napajanje.

Ali je možno priključiti več LED na en terminal

Morda bo treba priključiti zunanjo LED ali skupino LED na kateri koli od nožic. Nosilnost enega pina mikrokontrolerja, kot je navedeno zgoraj, je majhna. Nanj lahko neposredno vzporedno povežemo eno ali dve LED s tokovno porabo 15mA. Ne preizkušajte preživetja žebljička z obremenitvijo na robu ali preko nje. Bolje je uporabiti stikalo na tranzistorju (poljski ali bipolarni).

Priključitev LED preko tranzistorskega stikala na bipolarni triodi.

upor R1 mora biti izbran tako, da tok skozi njega ne preseže nosilne zmogljivosti izhoda. Bolje je vzeti polovico ali manj največjega. Torej, da nastavite zmeren tok 10 mA., mora biti upor pri napajanju 5 voltov 500 ohmov..

Vsaka LED mora imeti svoj balastni upor, zamenjava z enim skupnim uporom je nezaželena. Rbal je izbran tako, da nastavi vsako LED na svoj delovni tok. Torej, za napajalno napetost 5 voltov in tok 20 mA, mora biti upor 250 ohmov ali najbližja standardna vrednost.

Zagotoviti je treba, da skupni tok skozi kolektor tranzistorja ne preseže njegove največje vrednosti. Torej za tranzistor KT3102 mora biti najvišji Ik omejen na 100 mA. To pomeni, da nanj ni mogoče priključiti več kot 6 LED diod s tokom 15 mA. Če to ni dovolj, morate uporabiti močnejše stikalo. To je edina omejitev pri izbiri n-p-n tranzistorja v tem vezju. Teoretično bi morali upoštevati tudi triodno ojačenje, vendar bi moralo biti za dane pogoje (vhodni tok 10 mA, izhod 100) vsaj 10. To h21e lahko proizvede vsak sodoben tranzistor.

To vezje ni primerno samo za tokovno povečanje izhoda mikrokrmilnika. Na ta način lahko priključite precej močne aktuatorje (releje, solenoide, motorje) na višjo napetost (npr. 12 voltov). Pri izračunu morate vzeti ustrezno vrednost napetosti.

Uporabite lahko tudi MOSFET tranzistorjivendar lahko za odpiranje potrebujejo višjo napetost, kot jo lahko zagotovi izhod Arduino. V tem primeru morate zagotoviti dodatna vezja in elemente. Da bi se temu izognili, uporabite tako imenovane "digitalne" tranzistorje z efektom polja - potrebujejo le 5 5 voltov odpreti. So pa manj pogosti.

Programsko krmiljenje LED

Enostavna povezava LED na izhod mikrokontrolerja ne naredi veliko.Naučiti se morate programsko upravljati LED iz Arduina. To lahko storite z jezikom Arduino, ki temelji na C (C). Ta programski jezik je prilagoditev jezika C za začetno usposabljanje. Ko ga obvladate, prehod na C++ ne bo težak. Če želite napisati skice (to je ime programov za Arduino) in jih razhroščevati v živo, morate narediti naslednje:

• namestite okolje Arduino IDE na osebni računalnik;
• morda boste morali namestiti gonilnik za komunikacijski čip USB;
• povežite ploščo z računalnikom s kablom USB-microUSB.

Vmesnik Arduino IDE je povabilo k pisanju programa.

Računalniške simulatorje lahko uporabite za odpravljanje napak v preprostih programih in vezjih. Na primer, Proteus (od različice 8 dalje) podpira simulacijo plošč Arduino Uno in Nano. Priročnost simulatorja je, da je nemogoče onemogočiti železo, če je vezje sestavljeno nepravilno.

Simulacija Arduina s priključeno LED v Proteusu 8.23.

Shema je sestavljena iz dveh modulov:

• nastaviti - se izvede enkrat ob zagonu programa in inicializira spremenljivke in načine likalnika;
• zanka - teče ciklično po nastavitvi do neskončnosti.

Za LED lahko uporabi katerega koli od 14 prostih pinov (pinov), ki jih pogosto napačno imenujemo porti. Pravzaprav je port, poenostavljeno povedano, skupina zatičev. Žebljiček je le element.

Primer krmiljenja je upoštevan za pin 13 - nanj je na plošči že priključena LED (skozi ojačevalnik repetitorja na plošči Uno, prek upora na plošči Nano). Za delo z zatičem vrat mora biti konfiguriran v vhodnem ali izhodnem načinu. To je priročno narediti v telesu namestitve, vendar ni obvezno - cilj izhoda je mogoče spremeniti dinamično. To pomeni, da lahko med izvajanjem programa vrata delujejo za vhod ali izhod.

Inicializacija pina 13 Arduina (pin PB5 vrat B mikrokrmilnika ATmega 328) izgleda takole

prazna nastavitev ()

{

pinMode (13, izhod);

}

Po izvedbi tega ukaza bo pin 13 na plošči deloval v izhodnem načinu in bo imel privzeto nizek logični nivo. Vanj lahko med izvajanjem programa zapišete nič ali ena. Napis enega izgleda takole:

prazna zanka ()

{

digitalWrite (13, VISOKO);

}

Zdaj bo pin 13 na plošči nastavljen na visoko raven, logično, in se lahko uporablja za osvetlitev LED.

Če želite izklopiti LED, morate izhod nastaviti na nič:

digitalWrite (13, NIZKO);

Na ta način lahko nadzorujete zunanje naprave tako, da v ustrezen bit registra vrat izmenično pišete eno in nič.

Zdaj lahko zakomplicirate program na Arduinu za nadzor LED in se naučite utripati svetlobni element:

prazna nastavitev ()

{

pinMode (13, izhod);

}

prazna zanka ()

{

digitalWrite (13, VISOKO);

zamuda (1000);

digitalWrite (13, NIZKO);

zamuda (1000);

}

Ukaz zamuda (1000) ukaz ustvari zakasnitev 1000 milisekund ali eno sekundo. S spreminjanjem te vrednosti lahko spremenite frekvenco ali frekvenco utripanja LED. Če priključite zunanjo LED na drug pin plošče, potem morate v programu določiti tudi številko izbranega pina namesto 13.

Za jasnost priporočamo serijo videoposnetkov.

Ko obvladate povezavo LED z Arduinom in se naučite, kako jo upravljati, lahko greste na naslednjo stopnjo in pišete druge, bolj zapletene programe. Na primer, lahko se naučite, kako preklopiti dve ali več LED z gumbom, spremeniti frekvenco utripanja z zunanjim potenciometrom, prilagoditi svetlost sijaja s PWM, spremeniti barvo RGB-oddajnika. Raven nalog je omejena le z domišljijo.