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第二個(gè)項(xiàng)目渊季，我們來(lái)做一個(gè)交通燈朋蔫。在第一個(gè)項(xiàng)目中，我們點(diǎn)亮了板載LED燈却汉，可能很多盆友還是不過(guò)癮驯妄，我們既沒(méi)有動(dòng)手設(shè)計(jì)電路圖，連接元器件合砂，也沒(méi)有敲代碼青扔，這樣就OK了，是不是感覺(jué)成功的喜悅來(lái)得有點(diǎn)太突然了?

沒(méi)關(guān)系翩伪，第二個(gè)項(xiàng)目能夠滿足您以上的所有需求微猖，呵呵！不過(guò)啊缘屹，咱們學(xué)習(xí)還得一步一步來(lái)凛剥，千萬(wàn)不要小看控制一盞LED燈，其實(shí)轻姿，您能夠控制一盞LED燈犁珠，您就能控制一部馬達(dá)（加一個(gè)繼電器），既然能夠控制一部馬達(dá)了互亮，您就能創(chuàng)作出很多東西犁享。所以，最關(guān)鍵的是我們的想象力和我們運(yùn)用知識(shí)的能力胳挎。說(shuō)得有點(diǎn)多了饼疙，我們開(kāi)始今天的項(xiàng)目吧溺森！

1 項(xiàng)目背景

我想大家都看見(jiàn)過(guò)交通燈慕爬，就是馬路上十字路口的紅綠燈窑眯。如果您開(kāi)過(guò)車，我想您一定仔細(xì)觀察過(guò)交通燈医窿，如果您還沒(méi)有駕駛過(guò)車磅甩，您是否仔細(xì)觀察過(guò)交通燈呢？交通燈包括三種個(gè)不同顏色的燈：紅燈姥卢、黃燈和綠燈卷要。

交通燈.png

每個(gè)路口的紅綠燈切換的時(shí)間并不是相同，這個(gè)是根據(jù)不同路口的車流情況來(lái)設(shè)定的独榴，我們假設(shè)紅綠燈切換的時(shí)長(zhǎng)是30秒僧叉，那么三盞燈的閃動(dòng)情況是這樣的：紅燈常亮30秒，紅燈熄滅棺榔，綠燈常亮27秒瓶堕，然后按照1秒1次的頻率閃動(dòng)3次（時(shí)長(zhǎng)為3秒），綠燈熄滅症歇，黃燈按照1秒一次的頻率閃動(dòng)3次（時(shí)長(zhǎng)為3秒）郎笆，黃燈熄滅，如此重復(fù)忘晤，見(jiàn)下面的時(shí)序表：

2 所需元器件

3 電路圖

根據(jù)交通燈的項(xiàng)目需求宛蚓，我們需要按照上面的時(shí)序表控制三個(gè)不同顏色的LED燈的開(kāi)關(guān)，我們分別將LED燈的正極（較長(zhǎng)一些的引腳设塔，后面我們還會(huì)詳細(xì)介紹一下LED燈）接入U(xiǎn)no的2凄吏、7、12引腳（當(dāng)然您也可以接入其它數(shù)字引腳）闰蛔，LED燈的負(fù)極引腳串聯(lián)一個(gè)220歐姆的限流電阻后接地（Uno上的GND引腳）竞思，由于Uno上面GND引腳有限，同時(shí)也是為了簡(jiǎn)化接線钞护，我們使用了面包板上的電源軌來(lái)同時(shí)接入三個(gè)LED燈的負(fù)極盖喷。

Untitled Sketch 2_bb.png

由于這是我們第一個(gè)電路圖，所以本章對(duì)電路的基本組成部分做一個(gè)較為詳細(xì)的介紹（這也是本系列文章的寫作風(fēng)格难咕，那就是盡量不脫離項(xiàng)目來(lái)介紹某個(gè)知識(shí)點(diǎn)课梳，而是將知識(shí)點(diǎn)放在項(xiàng)目中講解，這樣能夠讓那些剛剛?cè)腴T的朋友能夠在項(xiàng)目的實(shí)踐過(guò)程中構(gòu)建較為全面的知識(shí)體系余佃，這也是本人對(duì)教育家杜威先生的“從做中學(xué)”教育理念的一種實(shí)踐吧Ｄ喝小），如果您確認(rèn)對(duì)這部分內(nèi)容已經(jīng)很熟悉爆土，您可以跳過(guò)這一節(jié)椭懊。

約翰·杜威（John Dewey，1859-1952）：“所有的學(xué)習(xí)都是行動(dòng)的副產(chǎn)品步势，所以教師要通過(guò)“做”氧猬，促使學(xué)生思考背犯，從而學(xué)得知識(shí)≈迅В”

3.1 面包板

當(dāng)您開(kāi)始搭建一個(gè)電路時(shí)漠魏，面包板是最基本、最簡(jiǎn)單的元件之一妄均。由于面包板上有很多小插孔柱锹，各種電子元器件可根據(jù)需要任意插入或拔出，免去了焊接的工序丰包，節(jié)省了電路的組裝時(shí)間禁熏，且元件可以重復(fù)使用，非常適合電路的組裝邑彪、調(diào)試和學(xué)習(xí)匹层。
面包板是這個(gè)樣子的：

面包板.jpg

面包板這個(gè)名稱聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)奇怪，電路跟面包有關(guān)系嗎锌蓄？您別不信升筏，還真有關(guān)系。面包板的得名可以追溯到真空管電路的年代瘸爽，當(dāng)時(shí)的電路元器件大都體積較大您访， 人們通常通過(guò)螺絲和釘子將他們固定在一塊切面包用的木板上進(jìn)行連接，后來(lái)電路元器件體積越來(lái)越小剪决，但面包板的名稱沿用了下來(lái)灵汪。

3.1.1 面包板的規(guī)格

面包板有不同的規(guī)格，如170孔（3547mm）柑潦，400孔（8555mm）享言，800孔（165*55mm）等。如下圖渗鬼，從上到下依次為170孔览露、400孔和800孔面包板：

面包板.jpg

每塊面包板的四邊都有凸起和凹槽，使同一大小規(guī)格的面包板可以進(jìn)行拼接譬胎，可用空間變大差牛。面包板背面一般都有不干貼，方便其粘貼固定在物體上堰乔。

3.1.2 結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部構(gòu)造

面包板使用熱固性酚醛樹(shù)脂制造偏化，板底有金屬條，在板上對(duì)應(yīng)位置打孔使得元件插入孔中時(shí)能夠與金屬條接觸镐侯，從而達(dá)到導(dǎo)電目的侦讨，一般將每5個(gè)孔用一條金屬條連接。板子中央一般有一條凹槽，這是針對(duì)需要集成電路韵卤、芯片試驗(yàn)而設(shè)計(jì)的骗污。板子兩側(cè)有兩排豎著的插孔（電源軌），也是5個(gè)一組怜俐，為板子上的元件提供電源。

3.1.2.1 電源軌

在面包板的上下兩側(cè)分別有兩列插孔邓尤，一般是作為電源引入的通路拍鲤。上方第一行標(biāo)有“+”的一列有5組插孔，每組5個(gè)（內(nèi)部5個(gè)孔連通）汞扎，均為正極季稳。上方第二行標(biāo)有“-”的一列有5組插孔，每組5個(gè)（內(nèi)部5個(gè)孔連通）澈魄，均為接地景鼠。面包板下方第一行與第二行結(jié)構(gòu)同上。如需用到整個(gè)面包板痹扇，通常將“+”與“+”用導(dǎo)線連接起來(lái)铛漓，“-”與“-”用導(dǎo)線連接起來(lái)。

電源軌.JPEG

800孔的電源板電源軌有兩種類型鲫构，一種是整個(gè)電源軌全連通浓恶，面包板上的紅藍(lán)標(biāo)識(shí)線為：一整條線，另一種是電源軌分為兩部分结笨，中間斷開(kāi)包晰，我們?cè)诖罱娐窌r(shí)一定注意，如下圖：

電源軌說(shuō)明.jpg

3.1.2.2 接線軌

連接孔分為上下兩部分炕吸，是我們的主工作區(qū)伐憾，用來(lái)插接原件和跳線。在同一列中的5個(gè)插孔（在面包板的兩端有字母標(biāo)識(shí)赫模，即a-b-c-d-e树肃，f-g-h-i-j）是互相連通的；列和列（在面包板的上下兩側(cè)有數(shù)字標(biāo)識(shí)瀑罗，即1-30）之間以及凹槽上下部分（即e-f）是不連通的扫外。

接線軌.JPEG

3.1.2.3 凹槽

在面包板的中間有一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的凹槽，其作用如下：

• 表示上下兩部分是斷開(kāi)的廓脆。

• 凹槽中間距離為7.26mm筛谚，剛好插入標(biāo)準(zhǔn)窄體的DIP引腳集成電路芯片。

  
  
  凹槽1.png

• 由于集成電路芯片引腳很多停忿，一般不易取下來(lái)驾讲，如果暴力拔出很容易弄彎引腳，甚至折斷引腳，這個(gè)凹槽剛好可以用鑷子之類東西伸到集成電路下面吮铭，方便取出集成電路时迫。

  
  
  凹槽2.png

3.1.3 如何在面包板上搭建電路

3.1.3.1 串聯(lián)電路

串聯(lián)電路圖：

串聯(lián) 02.png

我們?cè)诿姘迳系倪B線：

串聯(lián) 01.png

3.1.3.2 并聯(lián)電路

并聯(lián)電路圖：

并聯(lián)電路 01.png

我們?cè)诿姘迳系倪B線：

并聯(lián)電路 02.png

實(shí)際運(yùn)行效果：

并聯(lián) 03.png

3.1.4 面包板使用及注意事項(xiàng)

• 1. 安裝分立元件時(shí)，應(yīng)便于看到其極性和標(biāo)志谓晌，將元件引腳理直后掠拳，在需要的地方折彎。為了防止裸露的引線短路纸肉，必須使用帶套管的導(dǎo)線溺欧，一般不剪斷元件引腳，以便于重復(fù)使用柏肪。一般不要插入引腳直徑大于0.8mm的元器件姐刁，以免破壞插座內(nèi)部接觸片的彈性。
• 2. 對(duì)多次使用過(guò)的集成電路的引腳烦味，必須修理整齊聂使，引腳不能彎曲，所有的引腳應(yīng)稍向外偏谬俄，這樣能使引角與插孔可靠接觸柏靶。要根據(jù)電路圖確定元器件在面包板上的排列方式，目的是走線方便溃论。為了能夠正確布線并便于查線宿礁，所有集成電路的插入方向要保持一致，不能為了臨時(shí)走線方便或縮短導(dǎo)線長(zhǎng)度而把集成電路倒插蔬芥。
• 3. 根據(jù)信號(hào)流程的順序梆靖，采用邊安裝邊調(diào)試的方法。元器件安裝之后笔诵，先連接電源線和地線返吻。為了查線方便，連線盡量采用不同顏色乎婿。例如：正電源一般采用紅色絕緣皮導(dǎo)線面包板的使用負(fù)電源用藍(lán)色测僵，地線用黑線，信號(hào)線用黃色谢翎，也可根據(jù)條件選用其它顏色捍靠。
• 4. 面包板宜使用直徑為0.6mm左右的單股導(dǎo)線。根據(jù)導(dǎo)線的距離以及插孔的長(zhǎng)度剪斷導(dǎo)線森逮，要求線頭剪成45斜口榨婆，線頭剝離長(zhǎng)度約為6mm左右，要求全部插入底板以保證接觸良好褒侧。裸線不宜露在外面良风，防止與其它導(dǎo)線斷路谊迄。
• 5. 連線要求緊貼在面包板上，以免碰撞彈出面包板烟央，造成接觸不良统诺。必須使連線在集成電路周圍通過(guò)，不允許跨接在集成電路上疑俭，也不得使導(dǎo)線互相重疊在一起粮呢，盡量做到橫平豎直，這樣有利于查線钞艇，更換元器件及連線啄寡。
• 6. 最好在各電源的輸入端和地之間并聯(lián)一個(gè)容量為幾十微法的電容，這樣可以減少瞬變過(guò)程中電流的影響香璃。為了更好地抑制電源中的高頻分量这难，應(yīng)該在該電容兩端再并聯(lián)一個(gè)高頻去耦電容舟误，一般取0.01 ~ 0.047μf的獨(dú)石電容葡秒。
• 7. 在布線過(guò)程中，要求把各元器件放置在面包板上的相應(yīng)位置以及所用的引腳號(hào)標(biāo)在電路圖上嵌溢，保證調(diào)試和查找故障的順利進(jìn)行眯牧。
• 8. 所有的地線必須連接在一起，形成一個(gè)公共參考點(diǎn)赖草。

3.1.5 布線原則

• 1. 盡量減少連接點(diǎn)学少。增加一個(gè)連接點(diǎn)，相當(dāng)于人為地增加了故障概率秧骑。
• 2. 盡量避免立交橋版确。所謂的“立交橋”就是元器件或者導(dǎo)線騎跨在別的元器件或者導(dǎo)線上。初學(xué)者最容易犯這樣的錯(cuò)誤乎折。這樣做绒疗，一方面給后期更換元器件帶來(lái)麻煩，另一方面骂澄，在出現(xiàn)故障時(shí)吓蘑，零亂的導(dǎo)線很容易使人失去信心。
• 3. 盡量牢靠坟冲。有兩種現(xiàn)象需要注意：第一磨镶、集成電路很容易松動(dòng)，因此健提，對(duì)于運(yùn)放等集成電路琳猫，需要用力下壓，一旦不牢靠私痹，需要更換位置沸移。第二痪伦、有些元器件管腳太細(xì)，要注意輕輕撥動(dòng)一下雹锣，如果發(fā)現(xiàn)不牢靠网沾，需要更換位置。
• 4. 方便測(cè)試蕊爵。5孔孤島一般不要占滿辉哥，至少留出一個(gè)孔，用于測(cè)試攒射。
• 5. 布局盡量緊湊醋旦，信號(hào)流向盡量合理。
• 6. 布局盡量與原理圖近似会放。這樣有助于同學(xué)們?cè)诓檎夜收蠒r(shí)饲齐，盡快找到元器件位置。
• 7. 電源區(qū)使用盡量清晰咧最。在搭接電路之前捂人，首先將電源區(qū)劃分成正電源、地矢沿、負(fù)電源3個(gè)區(qū)域滥搭，并用導(dǎo)線完成連接。

3.1.6 保護(hù)

• 1. 盡量避免進(jìn)水捣鲸、碎屑以及粉狀物進(jìn)入插孔瑟匆。
• 2. 避免集成電路的粗暴插拔，以免管腳折在插孔內(nèi)栽惶；不要將金屬線折斷在插孔內(nèi)愁溜。
• 3. 不要將太粗的導(dǎo)線、探針外厂、管腳插入孔內(nèi)冕象。

(面包板介紹這部分內(nèi)容參考了鏈接地址，在此對(duì)原作者表示感謝酣衷！)

3.2 LED燈

百度百科：
發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED交惯。由含鎵（Ga）、砷（As）穿仪、磷（P）席爽、氮（N）等的化合物制成。當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見(jiàn)光啊片，因而可以用來(lái)制成發(fā)光二極管只锻。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示紫谷。砷化鎵二極管發(fā)紅光齐饮，磷化鎵二極管發(fā)綠光捐寥，碳化硅二極管發(fā)黃光，氮化鎵二極管發(fā)藍(lán)光祖驱。因化學(xué)性質(zhì)又分有機(jī)發(fā)光二極管OLED和無(wú)機(jī)發(fā)光二極管LED握恳。

3.2.1 原理

它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能捺僻。

led1.png

3.2.2 極性

發(fā)光二極管的兩根引線中較長(zhǎng)的一根為正極乡洼，應(yīng)接電源正極。

led 2.png

3.2.3 LED單向?qū)ㄐ?/h3>

LED只能往一個(gè)方向?qū)ǎㄍ姡┴芭鳎泳€時(shí)一定要注意束昵，否則有可能擊穿LED，永久損壞LED葛峻。

3.2.4 應(yīng)用

LED燈的應(yīng)用非常廣泛,如：汽車信號(hào)燈锹雏、交通信號(hào)燈、室外全色大型顯示屏以及特殊的照明光源术奖，下圖是北京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式上LED的應(yīng)用效果礁遵。

led 3.png

3.3 電阻

電阻器（Resistor）在日常生活中一般直接稱為電阻。是一個(gè)限流元件，將電阻接在電路中后盐类，電阻器的阻值是固定的一般是兩個(gè)引腳，它可限制通過(guò)它所連支路的電流大小。

阻值不能改變的稱為固定電阻器病附。阻值可變的稱為電位器或可變電阻器。

電阻在電路圖中用字母R來(lái)表示绕沈，單位為歐姆Ω良蛮。

3.4 杜邦線

杜邦線可用于不同元器件間的連接，可以非常牢靠地和插針連接然走，無(wú)需焊接援制，可以快速進(jìn)行搭建電路。
杜邦線根據(jù)兩端的接口類型芍瑞，分為三種：

• 公對(duì)公

  
  
  公對(duì)公.jpg

• 公對(duì)母

  
  
  母對(duì)公.jpg

• 母對(duì)母

  
  
  母對(duì)母.jpg

在選擇杜邦線時(shí)請(qǐng)根據(jù)元器件引腳的類型進(jìn)行選擇晨仑，購(gòu)買時(shí)，最好每種都買一些拆檬，方便使用洪己。

4 程序代碼

/*
 *名稱：有趣的交通燈實(shí)驗(yàn)
 *
 *功能：紅燈常亮30秒，紅燈熄滅竟贯，綠燈常亮27秒答捕，然后按照1秒1次的頻率閃動(dòng)3次，綠燈熄滅屑那，黃燈按照1秒一次的頻率閃動(dòng)3次拱镐，黃燈熄滅艘款，如此重復(fù)。
 *
 *作者：YXK
 *
 *時(shí)間：2018.5.24
 * 
 */


//setup函數(shù)在重新上電或按了復(fù)位后只運(yùn)行一次
void setup() {
  // 初始化2沃琅、7哗咆、12引腳，并將其定義為輸出引腳益眉。
  pinMode(2, OUTPUT);   //綠燈
  pinMode(7, OUTPUT);   //黃燈
  pinMode(12, OUTPUT);  //紅燈
}

// loop函數(shù)永遠(yuǎn)地循環(huán)重復(fù)執(zhí)行
void loop() {
  digitalWrite(12, HIGH);   //將紅燈點(diǎn)亮（HIGH代表高電壓）
  delay(30000);             //保持30秒
  digitalWrite(12, LOW);    //將紅燈熄滅（LOW代表低壓）
  digitalWrite(2, HIGH);    //將綠燈點(diǎn)亮
  delay(27000);             //保持27秒鐘
  digitalWrite(2, LOW);     //將綠燈熄滅并開(kāi)始閃爍,頻率為1秒
  delay(500); 
  digitalWrite(2, HIGH); 
  delay(500);
  digitalWrite(2, LOW);
  delay(500);
  digitalWrite(2, HIGH); 
  delay(500);
  digitalWrite(2, LOW);     
  delay(500); 
  digitalWrite(2, HIGH);
  delay(500);
  digitalWrite(2, LOW);     //綠燈熄滅岳枷，閃爍結(jié)束
  digitalWrite(7, HIGH);    //黃燈點(diǎn)亮，并開(kāi)始閃爍呜叫，頻率為1秒
  delay(500); 
  digitalWrite(7, LOW);
  delay(500);
  digitalWrite(7, HIGH); 
  delay(500);
  digitalWrite(7, LOW);
  delay(500);
  digitalWrite(7, HIGH); 
  delay(500);
  digitalWrite(7, LOW);     //黃燈熄滅空繁，閃爍結(jié)束，開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)
  delay(500);
}

4.1 代碼講解

交通燈項(xiàng)目的程序看起來(lái)比上一個(gè)項(xiàng)目的程序長(zhǎng)了很多朱庆，但實(shí)際上并沒(méi)有新的函數(shù)盛泡，都是我們上一個(gè)項(xiàng)目運(yùn)用過(guò)的三個(gè)函數(shù)，分別是：

• 配置引腳輸入輸出狀態(tài)函數(shù)：

 pinMode(2, OUTPUT);  //括號(hào)里面為函數(shù)參數(shù)

• 引腳輸出函數(shù)：

digitalWrite(2, LOW); //向數(shù)字2引腳寫入LOW值娱颊，其電壓將設(shè)定為低電平0V
digitalWrite(7, HIGH); //向數(shù)字7引腳寫入HIGH值傲诵，其電壓將設(shè)定為高電平5V

• 時(shí)間延遲函數(shù)：

delay(500);  //參數(shù)為毫秒，500毫秒為0.5秒

結(jié)合程序中的注釋箱硕，您是不是很容易的理解這段代碼拴竹。
下面我們看看程序的執(zhí)行效果吧！

5 執(zhí)行效果

我們按照第三節(jié)的電路圖搭建好實(shí)際電路剧罩，然后我們將Arduino Uno電路板連接好電腦栓拜，將程序上傳到Uno上。
觀察三個(gè)LED燈是不是按照我們的設(shè)計(jì)閃動(dòng)的惠昔。

交通燈01.png

6 擴(kuò)展任務(wù)

我們今天做的交通燈只有一組（紅黃綠）幕与，但實(shí)際上馬路上的交通燈都是兩組，控制兩個(gè)方向镇防，當(dāng)一組的紅燈亮?xí)r啦鸣，另一組的綠燈亮，您是不是可以根據(jù)實(shí)際情況来氧，設(shè)計(jì)兩組交通燈诫给，然后用Uno控制它們呢！

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