Управление светодиодом в среде Arduino

Цель работы

Получить навыки программирования микроконтроллера, разработать программу работы светодиода с заданными интервалами.

 

Теоретическая справка

Светодиод — это устройство, которое представляет собой полупроводниковый прибор, способный излучать свет при пропускании через него электрического тока в прямом направлении (от анода к катоду). Ниже приведена схема типичного светодиода с линзой (см. Рис.23а). Существуют 2-х цветные и 3-х цветные (см. Рис. 24б) светодиоды. Трёхцветный светодиод или RGB-светодиод — это совмещённые в одном корпусе светодиоды красного, зелёного и синего цветов.

Светодиод имеет 4 ноги. 3 ноги — аноды, соответствующие отдельным цветам и одна — общий катод. Подавая сигнал на один из анодов, можно добиться свечения одним из цветов. Используя широтно-импульсную модуляцию для всех анодов одновременно, можно получить свечение произвольным цветом.

 Для того чтобы правильно включить светодиод в электрическую цепь, необходимо отличать катод от анода. Сделать это можно по двум признакам:

1) Анод светодиода имеет более длинный проводник.
2) Со стороны катода, корпус светодиода немного срезан.

а)                                                                   б)

Рис. 23 - а) Схема светодиода б) Внешний вид RGB светодиода

 

В современной микроэлектронике применяются миниатюрные светодиоды для поверхностного монтажа. Такие индикаторы, например, имеются на Arduino UNO для информирования пользователя о состоянии системы.

 

Ход выполнения работы

    Для начала необходимо пройти по ссылке https://www.tinkercad.com в раздел «Circuits» и создать новую электрическую цепь нажатием на кнопку «Создать цепь».

Рис.24 Создание цепи

    Приступить к созданию схемы можно в визуальном редакторе. В библиотеке компонентов необходимо найти нужные элементы - светодиод, резистор и плату Arduino Uno R3.

Рис.25 - Создание схемы

Рис.26 - Выбор компонента

 

 
На рисунке 27 представлены подключенные резистор и светодиод к плате Arduino Uno в общую схему.

 

Рис. 27  - Подключение светодиода к выводу 13

 

 

В функции setup() необходимо инициализировать порт, подключенный к светодиоду, как выход используя функцию pinmode(“номер порта», OUTPUT).
pinMode(13, OUTPUT);

   В функции loop() для включения светодиода необходима команда digitalWrite(pin, value). Она устанавливает цифровой вывод на нужный порт. Параметр pin означает номер вывода для записи, а value - значение записи. Второй параметр может принимать только 2 значения: HIGH (5v или 3.3v) или LOW (0v).

Светодиод включается посредством следующей команды:

digitalWrite(13, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)

 

Для осуществления задержки на нужное время в милисекундах используется функция delay(value). В параметр передается значение времени задержки в миллисекундах. Пауза в 1000 миллисекунду выполняется как:

delay(1000);

Для выключения светодиода и последующей задержки прописываются следующие команды:

 digitalWrite(13, LOW);

delay(1000);

 

Проверка кода на наличие ошибок выполняется с помощью нажатия на кнопку «Компилировать». Листинг программы представлен на рисунке 28

 

Рис.28 – Листинг программы для управления одним светодиодом

 

После необходимо сохранить код  нажать кнопку Выполнить.

 

Для подключения второго светодиода в схему необходимо задать вывод 3 в соответствии с рисунком 29:

pinMode(3, OUTPUT);

Затем прописать те же команды, что и для первого светодиода.

digitalWrite(3, HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(3, LOW);

delay(1000);

 

Рис. 29 - Подключение второго светодиода к выводу 3

 

 

Проверка кода на наличие ошибок выполняется с помощью нажатия на кнопку «Компилировать».

В результате получится следующий программный код:

Рис.30 – Листинг программы для управления двумя светодиодами

 

 

 После необходимо сохранить листинг программы и нажать кнопку «Выполнить».

 

Задания к лабораторной работе

№ Варианта	Задания
1	Создать программу заставляющую мигать светодиод в следующей последовательности: светодиод 1, светодиод 2, светодиод 3, все сначала
2	Создать программу заставляющую мигать светодиод в следующей последовательности: светодиод 1, светодиод 2, светодиод 3, светодиод 4, светодиод 5, все сначала
1	Создать программу заставляющую мигать светодиод в следующей последовательности: светодиод 1 и 2, светодиод 2 и 3, светодиод 3 и 4, светодиод 4 и 5, все сначала
4	Создать программу заставляющую мигать светодиод в следующей последовательности: светодиод 1 и 2 и 3,светодиод 3 и 4, светодиод 5,  все сначала
5	Создать программу заставляющую мигать светодиод в следующей последовательности: светодиод 1, светодиод 5, светодиод 2, светодиод 4, светодиод 3, все сначала
6	Создать программу заставляющую мигать светодиод в следующей последовательности: светодиод 1, светодиод 5, светодиод 2, светодиод 5, светодиод 3, светодиод 5, светодиод 4, светодиод 5, все сначала
7	Сделайте так чтобы светодиод 1 светился полсекунды, а пауза между вспышками равна одной секунде
8	Сделайте так чтобы светодиод 1 светился одну секунду, а пауза между вспышками равна двум секундам
9	Сделайте так чтобы светодиод 1и 2 светился полсекунды, а пауза между вспышками равна одной секунде
10	Сделайте так чтобы светодиод 1 и 2 светился одна секунда, а пауза между вспышками равна двум секундам