Како спојити ЛЕД на Ардуино плочу

Ардуино платформа је веома популарна широм света. Идеалан алат за прве кораке у развоју програмирања и управљања хардвером. Како напредујете у вештини, можете повећати архитектуру додавањем периферних уређаја и градити сложеније системе који покрећу сложеније програме. Ардуино Уно и Ардуино Нано плоче су погодне за почетну обуку. На њиховом примеру се разматра повезивање ЛЕД-а са Ардуином.

Шта је Ардуино Уно и Ардуино Нано

Основа Ардуино Уно плоче је микроконтролер АТмега328. Такође има додатне елементе:

• кварцни резонатор;
• ресет;
• УСБ конектор;
• интегрисани стабилизатор напона;
• конектор за напајање;
• неколико ЛЕД диода за индикацију режима;
• комуникациони чип за УСБ канал;
• конектор за програмирање унутар кола;
• још неколико активних и пасивних елемената.

Све ово вам омогућава да направите прве кораке без употребе лемилице и избегнете фазу производње штампане плоче.Јединица се напаја преко екстерног извора напона од 7..12 В или преко УСБ конектора. Преко њега се модул повезује са рачунаром за преузимање скице. Плоча има извор напона од 3,3 В за напајање спољних уређаја. За рад је доступно 6, 14 дигиталних излаза опште намене. Капацитет оптерећења дигиталног излаза када се напаја од 5 В је 40 мА. То значи да се ЛЕД може директно повезати на њега преко ограничавајући отпорник.

Ардуино Уно.

Ардуино Нано плоча је у потпуности компатибилна са Уно, али је мања по величини и има неке разлике и поједностављења наведена у табели.

Ардуино Нано.

Разлике нису суштинске и нису битне за тему прегледа.

Шта вам је потребно да повежете ЛЕД на Ардуино плочу

Постоје две опције за повезивање ЛЕД-а. За потребе учења, можете одабрати било који.

1. Користите уграђени ЛЕД. У овом случају ништа друго није потребно, осим кабла за повезивање са рачунаром преко УСБ конектора - за напајање и програмирање. Нема смисла користити екстерни извор напона за напајање плоче: потрошња струје је мала.
   УСБ А-Б кабл за повезивање Ардуино Уно са рачунаром.
2. Повежите спољне ЛЕД диоде. Овде ће вам додатно требати:
   • сам ЛЕД;
   • отпорник за ограничавање струје снаге 0,25 В (или више) са номиналном вредношћу од 250-1000 ома (у зависности од ЛЕД диоде);
   • жице и лемилица за повезивање спољашњег кола.

Повезивање екстерне ЛЕД диоде директно на излаз контролера.

ЛЕД диоде су повезане катодом на било који дигитални излаз микроконтролера, анодом са заједничком жицом преко баластног отпорника. Са великим бројем ЛЕД диода, можда ће бити потребан додатни извор напајања.

Да ли је могуће повезати више ЛЕД диода на један излаз

Можда ће бити потребно повезати екстерни ЛЕД или групу ЛЕД диода на било који од излаза. Капацитет оптерећења једног излаза микроконтролера, као што је поменуто, је мали. Једна или две ЛЕД диоде са потрошњом струје од 15 мА могу се директно прикључити на њега паралелно. Не вреди тестирати преживљавање излаза са оптерећењем на ивици могућности или прекорачењем. Боље је користити прекидач на транзистору (поље или биполарне).

Повезивање ЛЕД преко транзисторског прекидача на биполарној триоди.

Ресистор Р1 мора бити изабран тако да струја кроз њега не прелази носивост излаза. Боље је узети пола или мање од максимума. Дакле, да бисте подесили умерену струју у 10 мА, отпор на 5 волти напајања треба да буде 500 ома.

Сваки ЛЕД мора имати свој баластни отпорник, непожељно је заменити га једним заједничким. Рбал је изабран тако да подеси своју радну струју кроз сваку ЛЕД диоду. Дакле, за напон напајања од 5 волти и струју од 20 мА, отпор треба да буде 250 ома или најближа стандардна вредност.

Неопходно је осигурати да укупна струја кроз колектор транзистора не прелази његову максималну вредност. Дакле, за транзистор КТ3102, највећи Ик треба ограничити на 100 мА. То значи да се на њега не може повезати више од 6 ЛЕД диода са струјом. 15 мА. Ако ово није довољно, мора се користити моћнији кључ.Ово је једино ограничење за избор н-п-н транзистора у таквом колу. Чак и овде, теоретски, потребно је узети у обзир појачање триоде, али за ове услове (улазна струја 10 мА, излаз 100) требало би да буде најмање 10. Сваки савремени транзистор може да произведе такав х21е.

Такво коло је погодно не само за повећање струјног излаза микроконтролера. Дакле, можете повезати довољно моћне актуаторе (релеји, соленоиди, електромотори) који се напајају повећаним напоном (на пример, 12 волти). Приликом израчунавања потребно је узети одговарајућу вредност напона.

Такође можете да користите за извршавање тастера МОСФЕТс, али им је можда потребан већи напон за отварање него што Ардуино може да произведе. У овом случају морају бити обезбеђена додатна кола и елементи. Да бисте то избегли, потребно је користити такозване "дигиталне" транзисторе са ефектом поља - потребно им је 5 волт за отварање. Али они су мање уобичајени.

Програмско управљање ЛЕД диодом

Једноставно повезивање ЛЕД диоде на излаз микроконтролера чини мало. Неопходно је програмски савладати контролу ЛЕД-а са Ардуина. Ово се може урадити на језику Ардуино, који је заснован на Ц (Ц). Овај програмски језик је адаптација Ц за почетно учење. Након што га савладате, прелазак на Ц ++ ће бити лак. Да бисте написали скице (како се зову програми за Ардуино) и отклонили грешке уживо, потребно је да урадите следеће:

• инсталирајте Ардуино ИДЕ на лични рачунар;
• можда ћете морати да инсталирате драјвер за УСБ комуникациони чип;
• повежите плочу са рачунаром помоћу УСБ-мицроУСБ кабла.

Интерфејс развојног окружења Ардуино ИДЕ је позив за писање програма.

Компјутерски симулатори се могу користити за отклањање грешака у једноставним програмима и колима. Симулацију рада Ардуино Уно и Нано плоча подржава, на пример, Протеус (почев од верзије 8). Погодност симулатора је у томе што је немогуће онемогућити хардвер са погрешно састављеним колом.

Симулација Ардуина са повезаним ЛЕД-ом у Протеусу 8.23.

Скице се састоје од два модула:

• подесити - извршава се једном приликом покретања програма, иницијализује варијабле и режиме рада хардвера;
• петља – се извршава циклично након блока подешавања до бесконачности.

За ЛЕД прикључак можете користити било који од 14 слободних пинова (пинова), који се често погрешно називају портовима. У ствари, порт је, једноставно говорећи, група пинова. Пин је само елемент.

Разматран је пример управљања за пин 13 - ЛЕД диода је већ спојена на њега на плочи (преко појачала-следбеника на Уно плочи, преко отпорника на Нано). Да бисте радили са пином порта, он мора бити конфигурисан у улазним или излазним режимима. Погодно је то урадити у телу подешавања, али није неопходно - одредиште излаза се може мењати динамички. То јест, током извршавања програма, порт може да ради или за улаз или за излаз података.

Иницијализација пина 13 Ардуина (пин ПБ5 порта Б АТмега 328 микроконтролера) је следећа:

воид сетуп()

{

пинМоде(13, Излаз);

}

Након извршења ове команде, пин 13 плоче ће радити у излазном режиму, подразумевано ће бити логички низак. Током извршавања програма у њега се може уписати нула или један. Запис јединице изгледа овако:

воид лооп()

{

дигиталВрите(13, ХИГХ);

}

Сада ће пин 13 плоче бити постављен високо - логички, и може се користити за паљење ЛЕД-а.

Да бисте искључили ЛЕД, потребно је да подесите излаз на нулу:

дигиталВрите(13, ЛОВ);

Дакле, писањем наизменично један и нула у одговарајући бит порт регистра, можете контролисати спољне уређаје.

Сада можете да компликујете Ардуино програм да контролишете ЛЕД и научите како да трепери елемент који емитује светлост:

воид сетуп()

{

пинМоде(13, Излаз);

}

воид лооп()

{

дигиталВрите(13, ХИГХ);

кашњење(1000);

дигиталВрите(13, ЛОВ);

кашњење(1000);

}

Тим кашњење (1000) ствара кашњење од 1000 милисекунди, или једну секунду. Променом ове вредности, можете променити фреквенцију или радни циклус треперења ЛЕД-а. Ако је екстерни ЛЕД повезан на други излаз плоче, онда у програму, уместо 13, морате навести број изабраног пина.

Ради јасноће, препоручујемо серију видео записа.

Пошто сте савладали ЛЕД конекције на Ардуино и научили како да га контролишете, можете прећи на нови ниво и писати друге, сложеније програме. На пример, можете научити како да пребаците две или више ЛЕД диода помоћу дугмета, промените фреквенцију трептања помоћу екстерног потенциометра, подесите осветљеност сјаја помоћу ПВМ-а, промените боју РГБ емитера. Ниво задатака је ограничен само маштом.