基于Arduino的花式流水燈的設(shè)計與實現(xiàn)

文/孫浩文

1 緒論

Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺。包含硬件（各種型號的Arduino板）和軟件（Arduino IDE)。Arduino能實現(xiàn)各種傳感器感知，其中包括控制燈光、馬達等裝置影響周圍的環(huán)境。板子上的自帶的微控制器可以通過Arduino的編程語言來實現(xiàn)程序加載，同時編譯成二進制文件，燒錄進微控制器。

流水燈控制技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)在霓虹燈廣告宣傳、智能照明、小區(qū)燈飾、舞臺設(shè)計的燈光和音響控制等諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，使得人們的生活與工作環(huán)境得到質(zhì)量的提升。本文以Arduino平臺為基礎(chǔ)，通過對I/O口的實時信號控制輸出來實現(xiàn)對6位LED流水燈在6種狀態(tài)之間任意切換的效果。

表1：元器件清單

圖1：基于Arduino的花式流水燈的硬件電路原理圖

圖2

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 任務(wù)目標

流水燈是指一組在Arduino平臺的控制下，按照設(shè)定的規(guī)則和延時來實現(xiàn)對LED發(fā)光二級管的亮和滅控制。本文以Arduino平臺為依據(jù)，控制各個數(shù)字I/O所接的LED發(fā)光二極管的狀態(tài)。本文共設(shè)定了6種對LED發(fā)光二級管的控制方法。

花樣子程序一：控制LED燈從左向右依次延時400ms點亮，再從右向左依次延時400ms熄滅，最后控制所有LED燈延時400ms閃爍兩次。

花樣子程序二：控制LED燈從左向右點亮第3、5位號燈亮，延時400ms后點亮第2、6位號燈亮，延時400ms后一號燈亮，延時400ms后一號燈熄滅，延時400ms后熄滅2、6號燈，延時400ms后熄滅3、5位號燈，延時400ms后控制所有LED燈閃爍兩次。

花樣子程序三：LED燈從左向右點亮1、5位號燈亮，延時400ms后燈亮2、4位號燈，同時熄滅1、5位號燈，延時400ms后點亮3號等，同時2、4號燈熄滅，延時400ms后3號燈亮，同時熄滅2、4號燈，延時400ms后點亮1、5位號燈，同時熄滅2、4號燈，延時400ms后點亮6號燈，延時400ms后點亮3號燈，延時400ms后點亮2號燈，同時熄滅3、6號燈，延時400ms后點亮1號燈，同時熄滅2號燈，延時400ms后所有LED燈閃爍兩次。

花樣子程序四： LED燈從右向左依次點亮，延時400ms后（從左向右數(shù)）熄滅1、5號燈，延時400ms后熄滅2號燈，延時400ms后熄滅3號燈，延時400ms后熄滅4號燈，延時400ms后熄滅6號燈，延時400ms后所有LED燈閃爍兩次。

花樣子程序五：LED燈從右向左依次點亮，延時400ms后（從左向右數(shù)）熄滅1、3號燈，延時400ms后熄滅2號燈，延時400ms后依次熄滅4、5、6號燈，延時400ms后所有LED燈閃爍兩次。

花樣子程序六：LED燈從右向左依次點亮，延時400ms后（從左向右數(shù)）熄滅1、6號燈，延時400ms后熄滅2、4號燈，延時400ms后熄滅3號燈，延時400ms后熄滅5號燈，延時400ms后所有LED燈閃爍兩次。

2.2 硬件設(shè)計

基于Arduino平臺的流水燈的硬件電路由三部分組成，第一部分是Arduino開發(fā)系統(tǒng)、第二部分是輸出模塊6個發(fā)光二極管和電阻構(gòu)成的負載電路，第三部分是電源電路（本次使用USB供電模式）。在該本項目中，共用到表1所列的元器件。

通過Fritzing（圖形化Arduino電路開發(fā)軟件）。硬件設(shè)計的電路圖如圖1示。

電路輸出部分電路：6個發(fā)光二極管采用共陰極接法，陰極通過限流電阻R與Arduino開發(fā)系統(tǒng)電源地連接，陰極連接到開發(fā)系統(tǒng)的數(shù)字I/O口上，通過I/O輸出高低電平驅(qū)動LED發(fā)光二級管的熄滅和點亮。

2.3 軟件設(shè)計

本文設(shè)計了6種流水燈控制子程序，LED發(fā)光二極管可以根據(jù)控制程序?qū)崿F(xiàn)不同狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。具體設(shè)計的子程序如圖2所示。

3 總結(jié)

本論文以arduino開發(fā)系統(tǒng)為平臺，利用arduino系統(tǒng)的數(shù)字I/O實現(xiàn)對6個LED發(fā)光二極管的實時控制，同時設(shè)計了流水燈的硬件電路和軟件程序，通過arduino硬件平臺對結(jié)果進行了驗證，達到了預(yù)期的效果。