ARDUINO從入門到創(chuàng)客帶師第0期

利用ARDUINO制作爆閃燈

今年過年我們不放鞭炮，放爆閃燈吧

其實就是驅(qū)動繼電器/開關(guān)管模塊的實際應用

靈感來源是群友說要用NE555做爆閃燈……我說NE 555有現(xiàn)成的模塊可以用，2塊錢那樣吧，頻率之類的都有現(xiàn)成的調(diào)節(jié)電路三根線甩上電源調(diào)電位器就能輸出

但是我還是建議10多塊錢包郵買個arduino玩， 十多個PWM數(shù)字輸出夠玩了

至于說不會的，ARDUINO還用學？直接找現(xiàn)成的庫往上一套就完事了 加個8266庫甚至還能用手機直接遙控

首先ARDUINO之前幾期已經(jīng)講過了不少了就不說了，來認識一下5V繼電器模塊吧

這種兼容ARDUINO的繼電器模塊成本非常便宜，基本上控制在了兩元以內(nèi)，再加上ARDUINO開發(fā)板的產(chǎn)量和使用量如此巨大，導致開發(fā)板+模塊的整體成本基本都在15元以內(nèi)。

總之這種模塊其實結(jié)構(gòu)非常簡單，就一個繼電器和驅(qū)動電路，三根線分別代表電源正負和驅(qū)動信號，信號腳輸入高電平（5V）或者低電平觸發(fā)繼電器動作，改變繼電器導通不同的觸點（一般這種繼電器模塊都是單路雙擲）

繼電器線圈驅(qū)動電壓是5V，輸入控制電平也可以是5V以內(nèi)

單路繼電器模塊說明： ? ? ?

引腳定義

1、輸出驅(qū)動能力：250VAC-10A、125VAC-10A、30VDC-10A、28VDC-10A； （可以看到這里其實開關(guān)的輸出能力完全取決于電流，而不在乎電壓的大小，所以以前我們做電磁彈射的時候經(jīng)常告訴各位的就是如果選用機械開關(guān)就可以相應的提高系統(tǒng)的電壓從而提高效率） 2、使用方便，每組輸出簡單3線結(jié)構(gòu)，預留輸出接線柱； 3、輸入直接與單片機IO口或數(shù)字電路連接，輸入高電平繼電器吸合，輸入低電平繼電器釋放（或者反之，但是因為這種繼電器都是雙擲開關(guān)，所以高電平觸發(fā)還是低電平觸發(fā)的區(qū)別意義不大）； 4、工作電壓5V，吸合電流約70mA每路，帶繼電器狀態(tài)指示燈；

5、全貼片元件，最合理驅(qū)動電路設計，采用8050三極管驅(qū)動繼電器動作；

6、設有固定螺絲孔方便安裝，電路板尺寸1.8cm*4.0cm*1.9cm，重15g；

簡單測試說明: 模塊輸入與輸出電氣絕緣，供上對應正確電壓后，只需在輸入排針上接上高電平(如與VCC短路)就能讓繼電器吸合，不接或接低電平(如與GND短路)繼電器不動作

繼電器模塊有兩個觸點：常開常閉觸點分別接兩路LED不就行了

簡單來說這期的教程真的是異常簡單，放在第一期之前寫第0期都不為過，簡單的利用代碼驅(qū)動單片機IO輸出一定頻率變化的高低電平就行了

代碼實現(xiàn)：

const int relayPin = 13;

int relayState = 0;

? ? ?void setup ()

{

? ? ?Serial. begin (9600);

? ? ?pinMode (relayPin, OUTPUT);

}

? ? ?void switchRelay ()

{

? ? ?if (relayState == 0)

? ? ?relayState= 1;

? ? ?else

? ? ?relayState = 0;

? ? ?digitalWrite (relayPin, relayState);

Serial. print( "Relay status:");

Serial. println (relayState) ;

}

? ? ?void loop ()

{

switchRelay();

delay (5000);

}

這樣就能在ARDUINO開發(fā)板的13號輸出端口上輸出每5秒鐘變化一次的高低電平

對于繼電器來說就是每隔5s切換斷開 接通狀態(tài)

想要改變頻率把那個DELAY改一下就行了，寫多少就是多少毫秒切換一次電平。其實ARDUINO支持的PWM的頻率還挺高的，最高可以到16Mhz呢，ARDUINO還有PWM頻率庫可用。軟PWM庫驅(qū)動使用定時器+國產(chǎn)的LGT的芯片頻率可以很高。

擴展：PWM的概念咱之前應該是上期還是上上期已經(jīng)講過了，至于NE555其實就是關(guān)于PWM應用很廣的一種模擬電路。但是相對數(shù)字電路來說，它的可調(diào)節(jié)性和精確度都不如數(shù)字電路理想，簡單來說就拿占空比來說，之前說的555模塊輸出占空比可以微調(diào)，占空比和頻率不是分別可調(diào)的，調(diào)占空比會改變頻率，而且調(diào)節(jié)范圍也不寬。

占空比是指在一個脈沖循環(huán)內(nèi)，通電時間相對于總時間所占的比例。像是上述代碼每隔固定時間改變通電狀態(tài)，這樣通電時間相對于總時間就是二分之一的關(guān)系，占空比就是50%，當然，通過修改代碼理論上可以調(diào)節(jié)0-100%之間任意數(shù)值的占空比，555模塊就很難實現(xiàn)。此外555模塊正常情況下輸出電流只有15mA，最大輸出電流（外加最大電壓）也只有35mA，是很難驅(qū)動需要70mA的繼電器模塊的。

所以這種模塊便宜倒是真便宜，就是不太好用就是了

NE555脈沖頻率占空比可調(diào)模塊方波矩形波信號發(fā)生器 步進電機

一、本模塊適用范圍： 1.用作方波信號發(fā)生器，產(chǎn)生方波信號供實驗開發(fā)使用。 2.用來產(chǎn)生驅(qū)動步進電機驅(qū)動器的方波信號。 3.產(chǎn)生可調(diào)脈沖供MCU使用。 4.產(chǎn)生可調(diào)脈沖，控制相關(guān)的電路。 二、簡要說明： 1、尺寸：3.1CM*2.2CM 1、主要芯片：NE555； 2、輸入電壓:5V-15VDC。5V供電時，輸出電流可以在15MA左右；12V供電時，輸出電流可以在35MA左右；

3、輸入電流：≥100MA 4、輸出幅度：4.2V V-PP至11.4V V-PP.（根據(jù)輸入電壓不同，輸出幅度會不一樣） 5、最大輸出電流：≥15MA（5V供電，V-PP大于50%時），≥35MA（12V供電，V-PP大于50%時）

三 優(yōu)勢特點： 1、輸出帶LED指示，有沒有輸出直接明了（低電平時LED量，高電平LED滅，頻率比較低時LED閃爍）； 2、輸出頻率范圍檔次可選，使輸出頻率更連續(xù)可調(diào)； 低頻檔：1Hz～50Hz 中頻檔：50Hz～1kHz 中高頻檔：1KHz～10kHz 高頻檔：10kHz～200kHz

3、輸出占空比可以微調(diào)，占空比和頻率不是分別可調(diào)的，調(diào)占空比會改變頻率；

4、輸出頻率可調(diào)； 周期T=0.7(RA+2RB)C

RA、RB為0-10K可調(diào)；

低頻檔時C=0.001UF； 中頻檔時C=0.1UF； 中高頻檔C=1UF； 高頻檔時C=100UF

硬件接線

值得注意的是ARDUINO一旦程序上傳燒寫完畢之后可以脫機使用，也就是說可用直接插根電源線就能用了，不一定必須要用到電腦。所以如果手上沒有電腦也可以用有arduino環(huán)境的電腦把程序燒錄完了之后把開發(fā)板帶回去接線

首先我們掏出ARDUINO開發(fā)板，這里咱用的是UNO官方版，前兩天把之前那個改音樂盒的給我小弟送去之后又重買的，20包郵吧

板子絲印和之前不太一樣了，好像又更新了

總之我們分別把13號數(shù)字引腳 5V GND引腳和繼電器模塊連接好就可以了

VCC就是5V正極 GND是接地 IN是信號輸入，這里我們代碼定義的是13號數(shù)字輸出，可以通過改變代碼定義修改實際具體接線

爆閃燈一般都是中功率的LED模組，和普通的單體LED不同的是模組一般都是經(jīng)過串并聯(lián)的LED+限流電路組成的，需要的電壓也不是普通LED的3V而是隨著不同串聯(lián)方案變化的，像咱現(xiàn)在用的這個就是3串的模塊，加上限流電路總共需要12V供電。也有高功率LED燈需要36V甚至48V供電的，但是這里其實對于我們這個方案來說都一樣只是換個電源的事，畢竟繼電器的工作電壓是很高的，最高支持到250V呢，當然為了安全還是不建議在家接強電（高于安全電壓可以稱為強電）。尤其是家用電，非常容易死人的。

這里我們已經(jīng)把LED模組通過導線和插頭連接好了，正好我手頭有一個已經(jīng)接好線的繼電器模塊，直接拿過來就能用

這里如果需要自己接線的話需要把繼電器串聯(lián)在整個回路中的LED和電源之間。不是很難

總之一切準備就緒之后就可以上電了，正常情況下LED就開始以代碼設定的頻率爆閃了

繼電器本身其實支持的頻率也挺高的，像這種小型繼電器可以上KHZ

頻率等于周期的倒數(shù)f=1/T 頻率單位是赫茲 周期的單位是秒 1赫茲表示周期是1秒 50赫茲表示周期單位是0.02秒，這個頻率正好是家用電的交流電頻率，對人體來說低頻中壓交流電剛好是非常致命的。

視頻：

用arduino自制爆閃燈

PS：其實有興趣的話各位可以像我說的那樣自己組兩路LED模塊，弄一組紅藍燈之類的分別接在繼電器模塊的兩端，這樣就可以制作紅藍交替閃爍的警燈了

這樣的警燈經(jīng)常在鄉(xiāng)村路段的路口出現(xiàn)，而現(xiàn)代LED燈的原理早已不是過去的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)，都是通過電子開關(guān)來控制LED閃爍而不是物理遮擋了。

PS：其實到了這一步各位就打下來了基礎(chǔ)了，接下來如果進階的話就可以搞一些類似H橋驅(qū)動電路、電子開關(guān)之類的制作了，H橋這種能夠通過橋式電路控制負載上電壓方向的電路不僅可以用于自制遙控車或者智能小車，還非常常見于逆變器或者音箱功放。

亞克力板的智能小車，其實也過去接觸這個東西的時候那會兒大伙還都在用51單片機做這個，如今已經(jīng)沒人用了吧……

畢竟51單片機都好幾十年的東西了，AVR單片機雖然性能也沒強多少但是Arduino是專門基于AVR單片機特定開發(fā)板的開源開發(fā)環(huán)境,它有一套完整的高級語言和自成體系的支持庫函數(shù),相對于51開發(fā)板來說入門相當容易，這些都是非常應用友好的。

將來各位可能直接使用樹莓派編程、用PYTHON或者更高級的語言做代碼實現(xiàn)，至于C語言的底層和匯編語言一樣，作為了解性的存在即可。畢竟應用上能完成需求才是最后的真理。