Kuinka kytkeä LED Arduino-levyyn

Arduino-alusta on villisti suosittu kaikkialla maailmassa. Ihanteellinen työkalu ohjelmoinnin ja laitteistonhallinnan kehittämisen ensimmäisille vaiheille. Kun taito kasvaa, voit laajentaa arkkitehtuuria lisäämällä oheislaitteita ja rakentaa monimutkaisempia järjestelmiä, jotka suorittavat monimutkaisempia ohjelmia. Arduino Uno- ja Arduino Nano -levyt sopivat peruskoulutukseen. Heidän esimerkissään tarkastellaan LEDin kytkemistä Arduinoon.

Mikä on Arduino Uno ja Arduino Nano

Arduino Uno -levyn perusta on ATmega328-mikro-ohjain. Siinä on myös lisäelementtejä:

• kvartsi resonaattori;
• nollaus painike;
• USB-liitin;
• integroitu jännitteen stabilisaattori;
• virtaliitin;
• useita LED-valoja tilojen osoittamiseen;
• viestintä siru USB-kanavalle;
• liitin piirin sisäistä ohjelmointia varten;
• muutama aktiivinen ja passiivinen elementti.

Kaiken tämän avulla voit ottaa ensimmäiset askeleet ilman juotosraudaa ja välttää painetun piirilevyn valmistusvaiheen.Laite saa virtansa ulkoisesta 7...12 V jännitelähteestä tai USB-liittimen kautta. Sen kautta moduuli liitetään tietokoneeseen luonnoksen lataamiseksi. Kortissa on 3,3 V jännitelähde ulkoisten laitteiden virransyöttöä varten. Käytettävissä on 6, 14 yleiskäyttöistä digitaalista lähtöä. Digitaalilähdön kuormitus 5 V jännitteellä on 40 mA. Tämä tarkoittaa, että LED voidaan liittää suoraan siihen rajoittava vastus.

Arduino Uno.

Arduino Nano -levy on täysin yhteensopiva Unon kanssa, mutta kooltaan pienempi ja siinä on joitain eroja ja yksinkertaistuksia, jotka on ilmoitettu taulukossa.

Arduino Nano.

Erot eivät ole perustavanlaatuisia eikä niillä ole merkitystä katsauksen aiheen kannalta.

Mitä tarvitset LEDin liittämiseen Arduino-levyyn

LED-valon kytkemiseen on kaksi vaihtoehtoa. Oppimistarkoituksiin voit valita minkä tahansa.

1. Käytä sisäänrakennettua LED-valoa. Tässä tapauksessa ei tarvita mitään muuta, paitsi kaapelia, joka liitetään tietokoneeseen USB-liittimen kautta - virtaa ja ohjelmointia varten. Ei ole mitään järkeä käyttää ulkoista jännitelähdettä kortin syöttämiseen: virrankulutus on pieni.
   USB A-B -kaapeli, jolla voit yhdistää Arduino Unon tietokoneeseen.
2. Liitä ulkoiset LEDit. Täällä tarvitset lisäksi:
   • itse LED;
   • virtaa rajoittava vastus, jonka teho on 0,25 W (tai enemmän), nimellisarvolla 250-1000 ohmia (LED:stä riippuen);
   • johdot ja juotin ulkoisen piirin liittämistä varten.

Ulkoisen LEDin liittäminen suoraan ohjaimen lähtöön.

LEDit on kytketty katodilla mihin tahansa mikro-ohjaimen digitaaliseen lähtöön, anodi yhteiseen johtoon liitäntälaitteen kautta. Jos LED-valoja on paljon, saatetaan tarvita lisävirtalähdettä.

Onko mahdollista liittää useita LEDejä yhteen lähtöön?

Saattaa olla tarpeen liittää ulkoinen LED tai LED-ryhmä mihin tahansa lähtöön. Mikro-ohjaimen yhden lähdön kuormituskapasiteetti on, kuten mainittiin, pieni. Yksi tai kaksi LEDiä, joiden virrankulutus on 15 mA, voidaan kytkeä suoraan rinnan. Tuotoksen kestävyyttä ei kannata testata mahdollisuuksien partaalla olevalla tai sen ylittävällä kuormalla. On parempi käyttää transistorin kytkintä (kenttä tai kaksisuuntainen).

LEDin kytkeminen bipolaarisen triodin transistorikytkimen kautta.

Vastus R1 on valittava siten, että sen läpi kulkeva virta ei ylitä lähdön kuormituskykyä. On parempi ottaa puolet tai vähemmän enimmäismäärästä. Joten asettaaksesi kohtalaisen virran sisään 10 mA, resistanssin tulee olla 5 voltin syöttöjännitteellä 500 ohmia.

Jokaisella LEDillä on oltava oma liitäntävastus, ei ole toivottavaa korvata sitä yhdellä yhteisellä. Rbal valitaan siten, että se asettaa toimintavirran jokaisen LEDin läpi. Eli 5 voltin syöttöjännitteellä ja 10 voltin virralla 20 mA, vastuksen tulee olla 250 ohmia tai lähin standardiarvo.

On varmistettava, että transistorin kollektorin läpi kulkeva kokonaisvirta ei ylitä sen enimmäisarvoa. Joten KT3102-transistorin suurimman Ik:n tulisi olla rajoitettu 100 mA:iin. Tämä tarkoittaa, että siihen voidaan kytkeä korkeintaan 6 virrallista LEDiä. 15 mA. Jos tämä ei riitä, on käytettävä tehokkaampaa avainta.Tämä on ainoa rajoitus n-p-n-transistorin valitsemiselle sellaisessa piirissä. Tässäkin teoriassa on otettava huomioon triodin vahvistus, mutta näissä olosuhteissa (tulovirta 10 mA, lähtö 100) sen pitäisi olla vähintään 10. Mikä tahansa nykyaikainen transistori voi tuottaa sellaisen h21e:n.

Tällainen piiri ei sovellu vain mikro-ohjaimen virran tehostamiseen. Voit siis liittää riittävän tehokkaat toimilaitteet (releet, solenoidit, sähkömoottorit), jotka saavat tehonsa korotetulla jännitteellä (esim. 12 volttia). Laskettaessa sinun on otettava vastaava jännitearvo.

Voit käyttää myös näppäinten suorittamiseen MOSFETit, mutta ne saattavat vaatia suuremman jännitteen avautuakseen kuin Arduino pystyy tuottamaan. Tässä tapauksessa on järjestettävä lisäpiirejä ja -elementtejä. Tämän välttämiseksi on tarpeen käyttää niin kutsuttuja "digitaalisia" kenttätransistoreja - ne tarvitsevat 5 volttia avata. Mutta ne ovat vähemmän yleisiä.

LED-valon ohjelmallinen ohjaus

Pelkästään LED-valon kytkeminen mikro-ohjaimen lähtöön ei auta. LEDin ohjaus Arduinosta on hallittava ohjelmallisesti. Tämä voidaan tehdä Arduino-kielellä, joka perustuu C (C) -kieleen. Tämä ohjelmointikieli on C:n mukautus alkuoppimista varten. Sen hallitsemisen jälkeen siirtyminen C++:aan on helppoa. Kirjoittaaksesi luonnoksia (kuten Arduino-ohjelmia kutsutaan) ja tehdäksesi virheenkorjauksen livenä, sinun on tehtävä seuraava:

• asenna Arduino IDE henkilökohtaiseen tietokoneeseen;
• saatat joutua asentamaan ohjaimen USB-tiedonsiirtosirulle;
• liitä kortti tietokoneeseen USB-microUSB-kaapelilla.

Arduino IDE -kehitysympäristön käyttöliittymä on kutsu ohjelman kirjoittamiseen.

Tietokonesimulaattoreita voidaan käyttää yksinkertaisten ohjelmien ja piirien virheenkorjaukseen. Arduino Uno- ja Nano-levyjen toiminnan simulointia tukee esimerkiksi Proteus (versiosta 8 alkaen). Simulaattorin mukavuus on, että laitteistoa on mahdotonta poistaa käytöstä virheellisesti kootun piirin avulla.

Arduinon simulointi kytketyllä LEDillä Proteus 8.23:ssa.

Luonnokset koostuvat kahdesta moduulista:

• perustaa - suoritetaan kerran ohjelman käynnistyksen yhteydessä, alustaa muuttujat ja laitteiston toimintatilat;
• silmukka – suoritetaan syklisesti asetuslohkon jälkeen äärettömään.

varten LED-liitäntä voit käyttää mitä tahansa 14 vapaasta nastasta (nasta), joita usein kutsutaan väärin porteiksi. Itse asiassa portti on yksinkertaisesti sanottuna joukko nastoja. Pin on vain elementti.

Ohjausesimerkkiä harkitaan nastalle 13 - siihen on jo liitetty LED-valo kortilla (Uno-kortilla vahvistin-seuraajan kautta, Nanon vastuksen kautta). Jotta voisit työskennellä porttinastan kanssa, se on konfiguroitava tulo- tai lähtötilassa. Tämä on kätevää tehdä asetustekstissä, mutta ei välttämätöntä - tulostuskohdetta voidaan muuttaa dynaamisesti. Toisin sanoen ohjelman suorituksen aikana portti voi toimia joko syötteenä tai datan ulostulona.

Arduinon nastan 13 alustus (ATmega 328 -mikroohjaimen portin B nasta PB5) on seuraava:

void setup()

{

pinMode(13, lähtö);

}

Tämän komennon suorittamisen jälkeen levyn nasta 13 toimii lähtötilassa, oletuksena se on logiikka matalalla. Ohjelman suorituksen aikana siihen voidaan kirjoittaa nolla tai yksi. Yksikköennätys näyttää tältä:

void loop()

{

digitalWrite(13, KORKEA);

}

Nyt levyn nasta 13 asetetaan korkealle - logiikka, ja sitä voidaan käyttää LEDin sytyttämiseen.

LEDin sammuttamiseksi sinun on asetettava lähtö nollaan:

digitalWrite(13, MATALA);

Joten kirjoittamalla vuorotellen yksi ja nolla vastaavaan porttirekisterin bittiin, voit ohjata ulkoisia laitteita.

Nyt voit monimutkaistaa Arduino-ohjelmaa ohjataksesi LEDiä ja oppia vilkkumaan valoa lähettävää elementtiä:

void setup()

{

pinMode(13, lähtö);

}

void loop()

{

digitalWrite(13, KORKEA);

viive (1000);

digitalWrite(13, MATALA);

viive (1000);

}

Tiimi viive (1000) luo 1000 millisekunnin tai yhden sekunnin viiveen. Muutamalla tätä arvoa voit muuttaa LEDin vilkkumisen taajuutta tai toimintajaksoa. Jos ulkoinen LED on kytketty kortin toiseen lähtöön, sinun on määritettävä ohjelmassa valitun nastan numero 13:n sijaan.

Selvyyden vuoksi suosittelemme videosarjaa.

Kun olet oppinut LED-liitännät Arduinoon ja oppinut hallitsemaan sitä, voit siirtyä uudelle tasolle ja kirjoittaa muita, monimutkaisempia ohjelmia. Voit esimerkiksi oppia vaihtamaan kahta tai useampaa LEDiä painikkeella, muuttamaan vilkkumistaajuutta ulkoisella potentiometrillä, säätämään hehkun kirkkautta PWM:n avulla, vaihtamaan RGB-lähettimen väriä. Tehtävien tasoa rajoittaa vain mielikuvitus.