arduino控制led灯闪烁

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1、 1. Arduino 控制控制 LED 灯闪烁灯闪烁 QQ:123433772 1.1 问题描述：如何利用问题描述：如何利用 Arduino 控制板子上的控制板子上的 LED 灯不停地闪烁？灯不停地闪烁？ 通过这个非常简单的 Arduino 控制实验，将对 Arduino 的编程环境及其语言有所了解。 其原理非常简单，就是 Arduino 板子上本身带有的 LED 灯，其对应的端口为控制板上的 13 端口。利用 Arduino 控制板不断地使 13 端口的电压由低到高（或由高到低）循环变化。从 而使得其对应的 LED 灯由暗到亮（或由亮到暗）的变化，LED 灯如此看起来就是在不停地 闪烁。当

2、然，我们也可以在 Arduino 控制板的其它端口另外添加一个 LED 灯来实现此实验 的目的，但需要更多的材料。 1.2 所需装备所需装备 为了实现 Arduino 控制板 13 端口的 LED 灯不停地闪烁，只需要以下装备： 表表 1-1:所需材料所需材料 所需材料所需材料 序号序号 名称 数量 作用 备注 1 Arduino 软件 1 套 提供 IDE 环境 最新版本 1.05 2 Arduino UNO 开发板 1 块 控制主板 各种版本均可 3 USB 线 1 条 烧录程序 随板子配送 4 杜邦线 若干条 连接组件 可选 5 发光二极管（LED） 1 个 LED 闪烁 可选 6 电阻

3、 220 欧 限流 可选 7 面包板 可选 (1) Arduino 软件 目前，Arduino 的 IDE (Integrated Development Environment)集成开发环境官网已经 更新到 1.05 版本，可在官网 http:/arduino.cc/en/Main/Software 下载到。安装完成后即可 使用。由于后面的实验都是基于此版本进行的，在后面将不再提此开发平台； (2) Arduino UNO 开发板 由于开源，Arduino 的开发板有很多，大小、颜色虽不同，但完成的主要功能都是 一样的。随便选择一块即可，主要有如图 1-1 所示。其主要功能介绍请参考认识 A

4、rduino 部分内容. (3) USB 线 一般这是随 Arduino 控制板一起配送的， 其主要作用是将代码烧录到 Arduino 控制板中， 如图 1-2 所示。 总体上来说，这条 USB 线两端口分别是 USB-A 口和 USB-B 口。但其实 USB 的接口类 型种类繁多。在本文中仅给出与此条 USB 线相关的接口类型介绍，如图 1-3 所示。 Sm a r t Ar d u i n o 图图 1-3(a) USB-A 插头插头(Plug) 图图 1-3(b) USB-A 插座插座(Receptacle) 图图 1-3(c) USB-B 插头插头(Plug) 图图 1-3(d) US

5、B-B 插座插座(Receptacle) 其实， 对于 USB 接口类型的定义非常复杂， 具体请参照 USB 官网 www.usb.org 的介绍。 另外，如果 LED 灯接在其他端口的话，则需要增加 1 个 LED 灯和一公一母的杜邦线。 增选材料： (4) 杜邦线 杜邦线是美国杜邦公司生产的有特殊效用的缝纫线。 后来此概念用到电子工业上来， 如 图 1-4 所示。杜邦线可用于实验板的引脚扩展，增加实验项目等。而且可以非常牢靠地和插 针连接，不需要焊接就可以快速进行电路试验。在各类电路实验中频繁使用。 图图 1-4 杜邦线杜邦线 (5) 发光二极管 对于 LED（Light Emitting

6、 Diode） ，又称发光二极管。它能直接将电能转化为可见光的 固态半导体。LED 灯的发光原理较为复杂，咱们将在电子元器件电子元器件部分较为详细地介绍此部 分内容。常见的发光二极管的管脚有直脚和弯脚的，如图 1-5(a)所示。那么如何判别 LED 管脚的正负性呢？总体原则是管脚长一端接正极，另一端接负极。那要是 LED 两个管脚的 Sm a r t Ar d u i n o 长度一样怎么办呢？也很简单辨别。总体辨别方法如下所示。 图图 1-5(a) LED 灯管脚灯管脚 图图 1-5(b) LED 灯结构灯结构 1） 总体原则：发光二极管长脚为正，短脚为负。 2） 晶片判别：如果管脚长度一样

7、长，则可根据 LED 里面的晶片判别，如图 1-5(b)所示。 发光二极管里面大点所对应管脚为负极，小点为正极。 3） 万用表测量：假设红表笔接“+”，黒表笔接“-”；在测发光二极管时，低阻档测不出 来。可用 RX10K 档来测量。当两表笔接触二极管的两极，如果电阻较小，则黑表笔 所接是正极。若电阻值较大，则黑表笔所接是负极。 (6) 限流电阻 220（欧姆） 咱们先抛出这样一系列问题： 为什么需要限流电阻？没有是否可以？一定需要电阻， 那 么其阻值到低要选多大的？ 要回答这些问题，我们需要先了解发光二极管的一些参数和特性。 主要参数主要参数 通过查阅相关资料，咱们知道普通发光二极管的电压参数

8、：正向饱和压降为 1.62.1V， 正向工作电流为 520mA。对于 LED 灯来说，还有一个非常重要的参数，就是最大反向电 压，其值为 5V，而咱们实验中控制电路提供的电压为 5V。 重要极限特性重要极限特性 1） 最大允许功耗： 就是允许加在 LED 等两端的正向电压与流过它的电流乘积的最大值。 如果超过此值，LED 等将发热，甚至损坏； 2）最大正向直流电流：允许加在 LED 等两端的最大的正向工作电流。超过此值，LED 灯可能被损坏或击穿； 3）最大反向电压：允许加在 LDE 两端的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被 击穿损坏。 另外，发光二极管也会受工作环境温度的影响，当低于或

9、高于某一温度时，发光二极管 将不能正常工作。而且，在后面额实验中我们还要利用 LED 灯的一个重要特性：V-I 特性。 当发光二极管的正向电压小于某一值（叫阈值）时，电流极小，不发光。当电压超过某一值 后， 正向电流随电压迅速增加， 发光。 所以， 我们在后面的实验中， 我们将可以通过 Arduino 控制 LED 灯的亮暗程度。 现在，我们应该能够轻易地回答上面的问题了。因为咱们 Arduino 主板提供的电压为 5V，所以有可能会超过 LED 灯的极限值。所以通过增加限流电阻，主要目的就是为了控制 LED 灯两端的电压（包括反向电压） 、电流或功耗。接下来，咱们计算一下限流电阻的阻值。 所

10、以，为了使 LED 灯能正常工作，我们在其正常工作范围选择工作电压和电流，从而 可计算出限流电阻的阻值来。假设 Arduino 主板能提供的总电压为 5V，工作电压选择 U=1.7V，工作电流 I=15mA。那么限流电阻 R=(5-U)/I=(5-1.7)/0.015=220。 Sm a r t Ar d u i n o (7) 面包板 面包板是专门为无焊接电子电路实验设计的，利用它可以高效方便地搭建实验所需要的 各种电路。对于面包板的使用比较简单。首先如图 1-6 所示。面包板可以分为上、中、 下三个部分。其中上下两部分相同为窄带部分。中间部分为宽带部分。在使用时，对于 窄带部分是每一行的电

11、压相同，而对于宽带部分是每一列的电压相等。掌握这一点，对 于咱们搭建电路结构非常有帮助。 图图 1-6 面包板结构面包板结构 1.3 搭建实验环境搭建实验环境 这一小节是本次实验的重点部分，主要讲了如何搭建软、硬件实验平台。 1.3.1 硬件环境硬件环境 为了能更加清晰地表示通过实验实现咱们的想法，一般应先在纸上画一个实验的原理 图，在具体操作实验时，就可以安装所画的草稿原理图搭建真实的实验平台。在这里，我们 采用 fritzing 软件（此软件可在其官网 http:/fritzing.org/download/下载）首先给出该实验的 原理图，如图 1-7 所示。注：虽然原理图非常简单，但为了

12、读者方便，在这还是给出其原理 图。注意：接电路元器件时我们最好能够按照电路的走向来布置咱们的元器件。这样不容易 出错或者少接元器件。 Sm a r t Ar d u i n o 图图 1-7 点亮单个点亮单个 LED 灯原理图灯原理图 从图 1-7 中，咱们可以明显看出需要哪些实验器材了，如图 1-8 实物所示。 图图 1-8 实验所需材料实验所需材料 安照图 1-7 的原理图，很容易搭建本实验的电路图，如图 1-9 所示。 图图 1-9 实验真实电路图实验真实电路图 1.3.2 软件环境软件环境 在首次实验之前，我们需要进行一些简单的设置。当咱们将 USB 线插入电脑时，电脑会自 动安装驱动

13、程序（本次亲测实验系统为 windows 7） 。为了验证主板是否故障，一种非常简 单的方法就是选择 Arduino 自带的例子进行测试，也是第一种最简单点亮 LED 灯的方法。 1）打开 Arduino 软件，选择 FileExamples01.BasicsBlink，如图 1-10 所示。 Sm a r t Ar d u i n o 图图 1-10 简单测试程序简单测试程序 2）选择 Arduino 平台上的快捷菜单 Upload，如图 1-11 所示。 图图 1-11 代码代码 Upload（上传）至（上传）至 Arduino 3）选择端口，咱们选择 COM 4 口，如图 1-12。那为

14、什么选择 COM4 而不是 COM3 呢？那 我们就需要查看一下到底哪个端口才对应 Arduino 主板上的端口了。咱们进入“计算机”（或 “我的电脑”）右击鼠标，选择弹出菜单最后一项“属性”点击进入“设备管理器”再双击 “端口（COM 和 LPT）”，就可以看到 Arduino 主板原来选择的端口是 COM4，如图 1-13。 Sm a r t Ar d u i n o 图图 1-12 选择选择 COM4 图图 1-13 找到找到 COM4 端口端口 或者，我们也可以在 Arduino 软件平台上选择。首先我们需要选择 Arduino 板子的类型，选 择 ToolsBoard选择“Ardui

15、no Uno”（我们实验的主板就是这个板子，选择此项时要看咱 们在实验时具体选择 Arduino 主板的型号） ，然后再选择 ToolsSerial Port选择 COM4。 为什么是 COM4？请返回步骤 3） 。 4）测试结果。若一切顺利，恭喜你，第一个程序实验成功了。你会发现 Arduino 主板上有 个比较小的LED灯在不停的闪烁， 如图1-14所示。 为什么会闪烁？闪烁的频率是多少？。 。 。 。 你是不是很多很多为什么要问？别急， 后面的程序解析会告诉你。 这也是我们第一种最简单 点亮单个 LED 灯的方法，只要一根 USB 数据线和一块 Arduino 主板即可完成。简单吧！这

16、个简单的例子也可以用来测试你所搭建的软件平台和 Arduino 主板是否有问题。如果有问 题，LED 灯将不会亮。请查看常见故障分析部分。 另外，第一种点亮 LED 灯的程序与第二种方法是一样的，只是点亮的灯不一样。没错，就 是这句“int led = 13;”说明点亮的是主板上 13 号灯。后面这种方法我们是随机选了一个 8 号 灯来点亮。 Sm a r t Ar d u i n o 图图 1-14 闪烁的闪烁的 LED 第二种方法： 按照图 1-9 的方法，我们也可以点亮一个灯，那咱们是不是有个疑问：为什么要那么复杂地 采用这种方法来点亮 LED 灯呢？其实，这种方法更为灵活，咱们想 5 号 LED 灯亮，那咱们 就接 Arduino 主板上的 5 号灯，而且咱们还可以方便地更换 LED 灯的颜色等等。在这，咱 们随机选了 8 号端口，按图 1-9 接好电路后，我们开始写程序了