كيفية توصيل LED بلوحة Arduino

تحظى منصة Arduino بشعبية كبيرة في جميع أنحاء العالم. أداة مثالية للخطوات الأولى في تطوير البرمجة وإدارة الأجهزة. كلما زادت مهارتك ، يمكنك توسيع نطاق البنية عن طريق إضافة الأجهزة الطرفية وبناء أنظمة أكثر تعقيدًا تقوم بتشغيل برامج أكثر تعقيدًا. تعد لوحات Arduino Uno و Arduino Nano مناسبة للتدريب الأولي. في مثالهم ، يتم النظر في اتصال LED بـ Arduino.

ما هو Arduino Uno و Arduino Nano

أساس لوحة Arduino Uno هو متحكم ATmega328. يحتوي أيضًا على عناصر إضافية:

• مرنان الكوارتز
• زر إعادة الضبط؛
• موصل USB
• مثبت الجهد المتكامل
• موصل الطاقة
• عدة مصابيح LED للإشارة إلى الأوضاع ؛
• شريحة اتصال لقناة USB ؛
• موصل للبرمجة داخل الدائرة ؛
• عدد قليل من العناصر النشطة والسلبية.

كل هذا يتيح لك اتخاذ الخطوات الأولى دون استخدام مكواة اللحام ، وتجنب مرحلة تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة.يتم تشغيل الوحدة بواسطة مصدر جهد خارجي 7..12 فولت أو عبر موصل USB. من خلاله ، يتم توصيل الوحدة بجهاز الكمبيوتر لتنزيل الرسم التخطيطي. تحتوي اللوحة على مصدر جهد 3.3 فولت لتشغيل الأجهزة الخارجية. 6 ، 14 مخرجات رقمية للأغراض العامة متاحة للتشغيل. تبلغ سعة تحميل الإخراج الرقمي عند تشغيله بواسطة 5 فولت 40 مللي أمبير. هذا يعني أنه يمكن توصيل LED مباشرة به عبر تحديد المقاوم.

اردوينو اونو.

لوحة Arduino Nano متوافقة تمامًا مع Uno ، ولكنها أصغر حجمًا ولديها بعض الاختلافات والتبسيط الموضحة في الجدول.

اردوينو نانو.

الاختلافات ليست أساسية ولا تهم موضوع المراجعة.

ما تحتاجه لتوصيل LED بلوحة Arduino

هناك خياران لتوصيل LED. لأغراض التعلم ، يمكنك اختيار أي منها.

1. استخدم مصباح LED مدمج. في هذه الحالة ، لا داعي لأي شيء آخر ، باستثناء كبل للاتصال بجهاز كمبيوتر عبر موصل USB - للطاقة والبرمجة. ليس من المنطقي استخدام مصدر جهد خارجي لتشغيل اللوحة: الاستهلاك الحالي صغير.
   كابل USB A-B لتوصيل Arduino Uno بجهاز الكمبيوتر.
2. قم بتوصيل مصابيح LED الخارجية. هنا سوف تحتاج أيضًا إلى:
   • الصمام نفسه ؛
   • المقاوم المحدد للتيار بقوة 0.25 واط (أو أكثر) بقيمة اسمية تتراوح من 250 إلى 1000 أوم (اعتمادًا على مؤشر LED) ؛
   • أسلاك ومكواة لحام لتوصيل دائرة خارجية.

توصيل مصباح LED خارجي مباشرة بمخرج وحدة التحكم.

ترتبط مصابيح LED بالكاثود بأي مخرج رقمي من متحكم دقيق ، الأنود إلى سلك مشترك من خلال المقاوم الصابورة. مع وجود عدد كبير من مصابيح LED ، قد تكون هناك حاجة إلى مصدر طاقة إضافي.

هل من الممكن توصيل مصابيح LED متعددة بمخرج واحد

قد يكون من الضروري توصيل مصباح LED خارجي أو مجموعة من مصابيح LED بأي من المخرجات. سعة تحميل أحد مخرجات وحدة التحكم الدقيقة ، كما ذكرنا ، صغيرة. يمكن توصيل واحد أو اثنين من مصابيح LED باستهلاك حالي يبلغ 15 مللي أمبير مباشرة بالتوازي معها. لا يستحق اختبار بقاء المخرجات مع وجود حمل على وشك الاحتمال أو تجاوزه. من الأفضل استخدام مفتاح على الترانزستور (مجال أو ثنائي القطب).

توصيل الصمام من خلال مفتاح الترانزستور على الصمام الثنائي القطب.

المقاوم R1 يجب اختياره بحيث لا يتجاوز التيار من خلاله سعة تحميل الخرج. من الأفضل أن تأخذ نصف أو أقل من الحد الأقصى. لذلك ، لضبط تيار معتدل في 10 مللي أمبيريجب أن تكون المقاومة عند 5 فولت 500 أوم.

يجب أن يكون لكل LED مقاوم الصابورة الخاص به ، فمن غير المرغوب فيه استبداله بمقاوم واحد مشترك. تم اختيار Rbal لضبط تيار التشغيل من خلال كل LED. لذلك ، لجهد إمداد يبلغ 5 فولت وتيار 20 مللي أمبيريجب أن تكون المقاومة 250 أوم أو أقرب قيمة معيارية.

من الضروري التأكد من أن التيار الكلي من خلال مجمع الترانزستور لا يتجاوز قيمته القصوى. لذلك ، بالنسبة للترانزستور KT3102 ، يجب أن يقتصر أكبر Ik على 100 مللي أمبير. هذا يعني أنه لا يمكن توصيل أكثر من 6 مصابيح LED بالتيار. 15 مللي أمبير. إذا لم يكن هذا كافيًا ، فيجب استخدام مفتاح أكثر قوة.هذا هو القيد الوحيد لاختيار ترانزستور n-p-n في مثل هذه الدائرة. حتى هنا ، من الناحية النظرية ، من الضروري مراعاة كسب الصمام الثلاثي ، ولكن بالنسبة لهذه الظروف (تيار الإدخال 10 مللي أمبير ، الإخراج 100) يجب أن يكون 10 فقط على الأقل يمكن لأي ترانزستور حديث أن ينتج مثل هذا h21e.

هذه الدائرة مناسبة ليس فقط لتعزيز الإخراج الحالي للميكروكونترولر. لذلك يمكنك توصيل مشغلات قوية بما فيه الكفاية (مرحلات ، ملفات لولبية ، محركات كهربائية) تعمل بجهد متزايد (على سبيل المثال ، 12 فولت). عند الحساب ، يجب أن تأخذ قيمة الجهد المقابلة.

يمكنك أيضًا استخدامها لتنفيذ المفاتيح الترانزستورات، لكنها قد تتطلب جهدًا أعلى لفتحها مما يمكن أن يخرجه Arduino. في هذه الحالة ، يجب توفير دوائر وعناصر إضافية. لتجنب ذلك ، من الضروري استخدام ما يسمى بترانزستورات التأثير الميداني "الرقمية" - فهي بحاجة إلى 5 فولت لفتح. لكنها أقل شيوعًا.

التحكم برمجيًا في LED

ببساطة ، توصيل LED بإخراج الميكروكونترولر لا يؤدي إلا إلى القليل. من الضروري إتقان التحكم في مؤشر LED من Arduino برمجيًا. يمكن القيام بذلك بلغة Arduino ، والتي تعتمد على C (C). لغة البرمجة هذه هي تكيف لـ C للتعلم الأولي. بعد إتقانها ، سيكون الانتقال إلى C ++ سهلاً. لكتابة الرسومات التخطيطية (كما تسمى برامج Arduino) وتصحيحها مباشرة ، عليك القيام بما يلي:

• تثبيت Arduino IDE على جهاز كمبيوتر شخصي ؛
• قد تحتاج إلى تثبيت برنامج تشغيل لشريحة اتصال USB ؛
• قم بتوصيل اللوحة بجهاز كمبيوتر باستخدام كابل USB-microUSB.

واجهة بيئة تطوير Arduino IDE هي دعوة لكتابة برنامج.

يمكن استخدام محاكيات الكمبيوتر لتصحيح أخطاء البرامج والدوائر البسيطة. يتم دعم محاكاة تشغيل لوحات Arduino Uno و Nano ، على سبيل المثال ، بواسطة Proteus (بدءًا من الإصدار 8). راحة المحاكاة هي أنه من المستحيل تعطيل الأجهزة بدائرة مجمعة بشكل خاطئ.

محاكاة Arduino بمصباح LED متصل في Proteus 8.23.

تتكون الرسومات من وحدتين:

• اقامة - يتم تنفيذه مرة واحدة عند بدء تشغيل البرنامج ، ويقوم بتهيئة المتغيرات وأنماط تشغيل الأجهزة ؛
• عقدة - يتم تنفيذه بشكل دوري بعد كتلة الإعداد إلى ما لا نهاية.

إلى عن على اتصال LED يمكنك استخدام أي من الـ 14 دبابيس (دبابيس) الحرة ، والتي غالبًا ما تسمى بشكل غير صحيح بالمنافذ. في الواقع ، الميناء ، ببساطة ، عبارة عن مجموعة من المسامير. الدبوس مجرد عنصر.

يُنظر إلى مثال على التحكم في الدبوس 13 - تم توصيل مؤشر LED به بالفعل على اللوحة (من خلال متابع مضخم على لوحة Uno ، من خلال المقاوم على Nano). للعمل مع منفذ منفذ ، يجب تكوينه في أوضاع الإدخال أو الإخراج. من الملائم القيام بذلك في جسم الإعداد ، ولكن ليس ضروريًا - يمكن تغيير وجهة الإخراج ديناميكيًا. أي ، أثناء تنفيذ البرنامج ، يمكن أن يعمل المنفذ إما للإدخال أو لإخراج البيانات.

تكون تهيئة الدبوس 13 من Arduino (دبوس PB5 من المنفذ B من متحكم ATmega 328) كما يلي:

الإعداد باطل()

{

pinMode (13 ، الإخراج) ؛

}

بعد تنفيذ هذا الأمر ، سيعمل الدبوس 13 من اللوحة في وضع الإخراج ، افتراضيًا سيكون المنطق منخفضًا. أثناء تنفيذ البرنامج ، يمكن كتابة صفر أو واحد. يبدو سجل الوحدة كما يلي:

حلقة فارغة()

{

الكتابة الرقمية (13 ، عالية) ؛

}

الآن سيتم تعيين دبوس 13 من اللوحة عالياً - منطق واحد ، ويمكن استخدامه لإضاءة LED.

لإيقاف تشغيل LED ، تحتاج إلى ضبط الإخراج على صفر:

digitalWrite (13 ، منخفض) ؛

لذلك ، من خلال الكتابة بالتناوب واحد وصفر إلى البت المقابل في سجل المنفذ ، يمكنك التحكم في الأجهزة الخارجية.

يمكنك الآن تعقيد برنامج Arduino للتحكم في مؤشر LED ومعرفة كيفية وميض عنصر انبعاث الضوء:

الإعداد باطل()

{

pinMode (13 ، الإخراج) ؛

}

حلقة فارغة()

{

الكتابة الرقمية (13 ، عالية) ؛

تأخير (1000) ؛

digitalWrite (13 ، منخفض) ؛

تأخير (1000) ؛

}

فريق تأخير (1000) يخلق تأخيرًا قدره 1000 مللي ثانية ، أو ثانية واحدة. من خلال تغيير هذه القيمة ، يمكنك تغيير التردد أو دورة عمل وميض LED. إذا كان مؤشر LED خارجي متصلاً بإخراج آخر للوحة ، فعندئذٍ في البرنامج ، بدلاً من 13 ، يجب عليك تحديد رقم الدبوس المحدد.

من أجل الوضوح ، نوصي بسلسلة من مقاطع الفيديو.

بعد إتقان توصيلات LED بـ Arduino وتعلم كيفية التحكم فيه ، يمكنك الانتقال إلى مستوى جديد وكتابة برامج أخرى أكثر تعقيدًا. على سبيل المثال ، يمكنك معرفة كيفية تبديل مصباحين أو أكثر باستخدام زر ، وتغيير تردد الوميض باستخدام مقياس جهد خارجي ، وضبط سطوع التوهج باستخدام PWM ، وتغيير لون باعث RGB. يقتصر مستوى المهام فقط على الخيال.