Kaip prijungti LED prie Arduino plokštės

Arduino platforma yra nepaprastai populiari visame pasaulyje. Idealus įrankis pirmiesiems programavimo ir techninės įrangos valdymo kūrimo žingsniams. Tobulėjant įgūdžiams, galite išplėsti architektūrą pridėdami periferinių įrenginių ir kurti sudėtingesnes sistemas, kuriose vykdomos sudėtingesnės programos. Arduino Uno ir Arduino Nano lentos tinka pradiniam mokymui. Jų pavyzdyje svarstomas šviesos diodo prijungimas prie „Arduino“.

Kas yra Arduino Uno ir Arduino Nano

Arduino Uno plokštės pagrindas yra ATmega328 mikrovaldiklis. Jame taip pat yra papildomų elementų:

• kvarcinis rezonatorius;
• perkrovimo mygtukas;
• USB jungtis;
• integruotas įtampos stabilizatorius;
• maitinimo jungtis;
• keli šviesos diodai režimams rodyti;
• Ryšio lustas USB kanalui;
• jungtis programavimui grandinėje;
• dar keli aktyvūs ir pasyvūs elementai.

Visa tai leidžia žengti pirmuosius žingsnius nenaudojant lituoklio ir išvengti spausdintinės plokštės gamybos etapo.Įrenginys maitinamas iš išorinio 7...12 V įtampos šaltinio arba per USB jungtį. Per jį modulis prijungiamas prie kompiuterio, kad būtų galima atsisiųsti eskizą. Plokštėje yra 3,3 V įtampos šaltinis išoriniams įrenginiams maitinti. Galima naudoti 6, 14 bendrosios paskirties skaitmeninių išėjimų. Skaitmeninio išėjimo apkrova, kai maitinama 5 V įtampa, yra 40 mA. Tai reiškia, kad šviesos diodas gali būti tiesiogiai prijungtas prie jo ribojantis rezistorius.

Arduino Uno.

Arduino Nano plokštė yra visiškai suderinama su Uno, tačiau yra mažesnė ir turi tam tikrų skirtumų bei supaprastinimų, nurodytų lentelėje.

Arduino nano.

Skirtumai nėra esminiai ir nėra svarbūs peržiūros temai.

Ko reikia norint prijungti LED prie Arduino plokštės

Yra dvi LED prijungimo galimybės. Mokymosi tikslais galite pasirinkti bet kurį.

1. Naudokite įmontuotą šviesos diodą. Šiuo atveju nieko daugiau nereikia, išskyrus kabelį, skirtą prijungti prie kompiuterio per USB jungtį - maitinimui ir programavimui. Plokštei maitinti nėra prasmės naudoti išorinį įtampos šaltinį: srovės suvartojimas yra mažas.
   USB A-B laidas, skirtas prijungti Arduino Uno prie kompiuterio.
2. Prijunkite išorinius šviesos diodus. Čia papildomai reikės:
   • pats šviesos diodas;
   • srovės ribojimo rezistorius, kurio galia yra 0,25 W (ar daugiau), kurio vardinė vertė yra 250–1000 omų (priklausomai nuo šviesos diodo);
   • laidai ir lituoklis išorinei grandinei prijungti.

Išorinio šviesos diodo prijungimas tiesiai prie valdiklio išvesties.

Šviesos diodai katodu prijungiami prie bet kurios skaitmeninės mikrovaldiklio išvesties, anodas - prie bendro laido per balastinį rezistorių. Esant daugybei šviesos diodų, gali prireikti papildomo maitinimo šaltinio.

Ar galima prie vieno išėjimo prijungti kelis šviesos diodus

Prie bet kurio išėjimo gali prireikti prijungti išorinį šviesos diodą arba šviesos diodų grupę. Vieno mikrovaldiklio išėjimo apkrova, kaip minėta, nedidelė. Lygiagrečiai prie jo galima tiesiogiai prijungti vieną ar du šviesos diodus, kurių srovės suvartojimas yra 15 mA. Neverta tikrinti produkcijos išgyvenamumo esant apkrovai ant galimybės ribos arba ją viršijant. Geriau naudoti tranzistoriaus jungiklį (lauko arba bipolinis).

Šviesos diodo prijungimas per tranzistoriaus jungiklį ant bipolinio triodo.

Rezistorius R1 turi būti parinktas taip, kad srovė per ją neviršytų išėjimo apkrovos. Geriau vartoti pusę ar mažiau didžiausio. Taigi, norėdami nustatyti vidutinę srovę 10 mA, varža prie 5 voltų maitinimo turi būti 500 omų.

Kiekvienas šviesos diodas turi turėti savo balastinį rezistorių, nepageidautina jį pakeisti vienu įprastu. Rbal parenkamas taip, kad jo veikimo srovė būtų nustatyta per kiekvieną šviesos diodą. Taigi, 5 voltų maitinimo įtampai ir srovei 20 mA, varža turi būti 250 omų arba artimiausia standartinė vertė.

Būtina užtikrinti, kad bendra srovė per tranzistoriaus kolektorių neviršytų maksimalios vertės. Taigi, KT3102 tranzistoriaus didžiausias Ik turėtų būti ribojamas iki 100 mA. Tai reiškia, kad prie jo galima prijungti ne daugiau kaip 6 šviesos diodus su srove. 15 mA. Jei to nepakanka, reikia naudoti galingesnį raktą.Tai vienintelis apribojimas renkantis n-p-n tranzistorių tokioje grandinėje. Net ir čia teoriškai reikia atsižvelgti į triodo stiprinimą, bet šioms sąlygoms (įėjimo srovė 10 mA, išėjimas 100) jis turėtų būti tik mažiausiai 10. Bet kuris modernus tranzistorius gali pagaminti tokį h21e.

Tokia grandinė tinka ne tik mikrovaldiklio srovės išėjimo stiprinimui. Taigi galite prijungti pakankamai galingas pavaras (reles, solenoidus, elektros variklius), maitinamas padidinta įtampa (pavyzdžiui, 12 voltų). Skaičiuodami turite paimti atitinkamą įtampos vertę.

Taip pat galite naudoti klavišams vykdyti MOSFET, tačiau jiems gali prireikti didesnės įtampos, nei gali išvesti „Arduino“. Tokiu atveju turi būti numatytos papildomos grandinės ir elementai. Norint to išvengti, būtina naudoti vadinamuosius „skaitmeninius“ lauko tranzistorius – jiems reikia 5 voltų atidaryti. Tačiau jie yra mažiau paplitę.

Programinis šviesos diodo valdymas

Paprasčiausiai prijungus šviesos diodą prie mikrovaldiklio išvesties, nieko nekainuoja. Būtina programiškai įsisavinti šviesos diodo valdymą iš Arduino. Tai galima padaryti Arduino kalba, kuri yra pagrįsta C (C). Ši programavimo kalba yra C pritaikymas pradiniam mokymuisi. Įvaldę jį, pereiti prie C ++ bus lengva. Norėdami parašyti eskizus (taip vadinamos Arduino programos) ir juos derinti tiesiogiai, turite atlikti šiuos veiksmus:

• įdiekite Arduino IDE asmeniniame kompiuteryje;
• gali tekti įdiegti USB ryšio lusto tvarkyklę;
• prijunkite plokštę prie kompiuterio naudodami USB-microUSB kabelį.

Arduino IDE kūrimo aplinkos sąsaja yra kvietimas parašyti programą.

Kompiuteriniai simuliatoriai gali būti naudojami paprastoms programoms ir grandinėms derinti. Arduino Uno ir Nano plokščių veikimo modeliavimą palaiko, pavyzdžiui, Proteus (pradedant nuo 8 versijos). Simuliatoriaus patogumas yra tas, kad neįmanoma išjungti aparatūros su klaidingai surinkta grandine.

„Arduino“ modeliavimas su prijungtu šviesos diodu „Proteus 8.23“.

Eskizai susideda iš dviejų modulių:

• sąranka - vykdomas vieną kartą paleidžiant programą, inicijuojami kintamieji ir aparatinės įrangos veikimo režimai;
• kilpa – vykdomas cikliškai po sąrankos bloko iki begalybės.

Dėl LED jungtis galite naudoti bet kurį iš 14 laisvų kaiščių (smeigtukų), kurie dažnai neteisingai vadinami prievadais. Tiesą sakant, prievadas yra smeigtukų grupė. Smeigtukas yra tik elementas.

Nagrinėjamas 13 kaiščio valdymo pavyzdys - prie jo plokštėje jau prijungtas šviesos diodas (per stiprintuvą-sekiklį Uno plokštėje, per rezistorių Nano). Norint dirbti su prievado kaiščiu, jis turi būti sukonfigūruotas įvesties arba išvesties režimais. Patogu tai padaryti sąrankos korpuse, bet nebūtina – išvesties paskirties vietą galima keisti dinamiškai. Tai reiškia, kad programos vykdymo metu prievadas gali veikti tiek įvesties, tiek duomenų išvesties tikslais.

„Arduino“ 13 kaiščio inicijavimas (ATmega 328 mikrovaldiklio B prievado PB5 kaištis) yra toks:

tuščia sąranka ()

{

pinMode(13, Išvestis);

}

Įvykdžius šią komandą, plokštės 13 kaištis veiks išvesties režimu, pagal nutylėjimą jis bus logiškai žemas. Vykdant programą į ją galima įrašyti nulį arba vienetą. Vieneto įrašas atrodo taip:

tuščioji kilpa ()

{

skaitmeninisWrite(13, AUKŠTAS);

}

Dabar plokštės 13 kaištis bus nustatytas aukštai - loginis, ir juo bus galima apšviesti LED.

Norėdami išjungti šviesos diodą, turite nustatyti išvestį į nulį:

skaitmeninisWrite(13, LOW);

Taigi, pakaitomis įrašydami vieną ir nulį į atitinkamą prievado registro bitą, galite valdyti išorinius įrenginius.

Dabar galite apsunkinti Arduino programą, kad galėtumėte valdyti šviesos diodą ir išmokti mirksėti šviesą skleidžiantį elementą:

tuščia sąranka ()

{

pinMode(13, Išvestis);

}

tuščioji kilpa ()

{

skaitmeninisWrite(13, AUKŠTAS);

delsimas (1000);

skaitmeninisWrite(13, LOW);

delsimas (1000);

}

Komanda vėlavimas (1000) sukuria 1000 milisekundžių arba vienos sekundės delsą. Pakeitę šią vertę, galite pakeisti šviesos diodo mirksėjimo dažnį arba darbo ciklą. Jei išorinis šviesos diodas yra prijungtas prie kitos plokštės išvesties, tada programoje, o ne 13, turite nurodyti pasirinkto kaiščio numerį.

Aiškumo dėlei rekomenduojame vaizdo įrašų seriją.

Įvaldę LED jungtis su Arduino ir išmokę jį valdyti, galite pereiti į naują lygį ir rašyti kitas, sudėtingesnes programas. Pavyzdžiui, galite sužinoti, kaip mygtuku perjungti du ar daugiau šviesos diodų, keisti mirksėjimo dažnį naudojant išorinį potenciometrą, reguliuoti švytėjimo ryškumą naudojant PWM, pakeisti RGB emiterio spalvą. Užduočių lygį riboja tik vaizduotė.