Arduino交通燈控制器項(xiàng)目教程

Arduino紅綠燈是一個(gè)有趣的小項(xiàng)目，您可以在一個(gè)小時(shí)內(nèi)完成構(gòu)建。這是使用Arduino構(gòu)建自己的方法，以及如何更改電路以實(shí)現(xiàn)高級(jí)變體。

如果您希望將其作為視頻教程觀看，我們將向您介紹：

構(gòu)建Arduino交通燈控制器所需的條件

除了基本的Arduino，還需要：

1個(gè)10k歐姆電阻器

1個(gè)按鈕開關(guān)

6個(gè)220歐姆電阻器

一塊面包板

連接導(dǎo)線

紅色，黃色和綠色LEDs

只要有足夠的引腳，幾乎任何Arduino都可以用于該項(xiàng)目。如果不確定所需的型號(hào)，請(qǐng)確保閱讀我們的Arduino購(gòu)買指南。您可能已經(jīng)在Arduino入門套件中包含了這些零件。

Arduino交通燈：基礎(chǔ)知識(shí)

讓我們從小處入手。一個(gè)基本的單一交通信號(hào)燈是一個(gè)不錯(cuò)的起點(diǎn)。這是電路：

將每個(gè)LED的陽(yáng)極（長(zhǎng)腳）連接到數(shù)字引腳8、9和10（通過(guò)220歐姆電阻器） ）。將陰極（短腿）連接到Arduino的地面。

Arduino交通燈的代碼

首先定義變量，以便您可以通過(guò)名稱而不是數(shù)字來(lái)尋址燈。開始一個(gè)新的Arduino項(xiàng)目，并從以下幾行開始：

int red = 10;

int yellow = 9;

int green = 8;

接下來(lái)，讓我們添加設(shè)置功能，在其中將紅色，黃色和綠色LED配置為輸出。由于您已經(jīng)創(chuàng)建了表示引腳號(hào)的變量，因此現(xiàn)在可以按名稱引用引腳了：

void setup（）{

pinMode（red， OUTPUT）;

pinMode（yellow， OUTPUT）;

pinMode（green， OUTPUT）;

}

pinMode 函數(shù)可配置Arduino使用給定的引腳作為輸出。您必須這樣做才能使LED完全正常工作?，F(xiàn)在了解交通信號(hào)燈的實(shí)際邏輯。這是您需要的代碼。在您的變量定義和設(shè)置函數(shù)下面添加此代碼：

void loop（）{

changeLights（）;

delay（15000）;

}

void changeLights（）{

// green off， yellow on for 3 seconds

digitalWrite（green， LOW）;

digitalWrite（yellow， HIGH）;

delay（3000）;

// turn off yellow， then turn red on for 5 seconds

digitalWrite（yellow， LOW）;

digitalWrite（red， HIGH）;

delay（5000）;

// red and yellow on for 2 seconds （red is already on though）

digitalWrite（yellow， HIGH）;

delay（2000）;

// turn off red and yellow， then turn on green

digitalWrite（yellow， LOW）;

digitalWrite（red， LOW）;

digitalWrite（green， HIGH）;

delay（3000）;

}

將此代碼上傳到Arduino，然后運(yùn)行（確保從選擇正確的板卡和端口工具》 面板和工具》 端口菜單）。您應(yīng)該有一個(gè)每15秒更改一次的工作紅綠燈，如下所示（加快）：

讓我們分解一下此代碼。 changeLights 功能執(zhí)行所有艱苦的工作。這樣會(huì)將交通信號(hào)燈旋轉(zhuǎn)通過(guò)黃色和紅色，然后又變回綠色。當(dāng)在 loop 函數(shù)內(nèi)部調(diào)用該代碼時(shí)，Arduino將永久運(yùn)行該代碼，每次暫停15秒。

changeLights 函數(shù)由四個(gè)不同的步驟組成：

綠色點(diǎn)亮，黃色熄滅

黃色熄滅，紅色點(diǎn)亮

黃色點(diǎn)亮，紅色點(diǎn)亮

綠色點(diǎn)亮，紅色熄滅，黃色熄滅

這四個(gè)步驟復(fù)制了實(shí)際交通信號(hào)燈中使用的過(guò)程。對(duì)于每個(gè)步驟，代碼都非常相似。使用 digitalWrite 可以打開或關(guān)閉相應(yīng)的LED。這是一個(gè)Arduino函數(shù)，用于將輸出引腳設(shè)置為HIGH（高）（打開）或LOW（低）（關(guān)閉）。

啟用或禁用所需的LED后，延遲使Arduino等待給定的時(shí)間。在這種情況下，需要三秒鐘。

更深入：Arduino人行橫道

現(xiàn)在您已經(jīng)了解了基礎(chǔ)知識(shí)，請(qǐng)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。添加一個(gè)按鈕，方便行人在需要時(shí)改變燈光：

注意交通信號(hào)燈與上一個(gè)示例完全相同。將按鈕連接到數(shù)字引腳12。您會(huì)注意到該開關(guān)上連接了一個(gè)高阻10k歐姆電阻，您可能想知道為什么。這是一個(gè)下拉電阻。

一個(gè)開關(guān)允許電流流過(guò)或不讓電流流過(guò)。這似乎很簡(jiǎn)單，但是在邏輯電路中，電流應(yīng)始終以高或低狀態(tài)（請(qǐng)記住，1或0，HIGH或LOW）流動(dòng)。您可能會(huì)假設(shè)沒(méi)有被真正按下的按鈕開關(guān)處于LOW狀態(tài)，但實(shí)際上，它被稱為“浮動(dòng)”狀態(tài)，因?yàn)楦緵](méi)有消耗電流。

在這種浮動(dòng)狀態(tài)狀態(tài)下，由于電干擾而波動(dòng)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的讀數(shù)。換句話說(shuō)，浮動(dòng)開關(guān)既不能提供可靠的HIGH讀數(shù)，也不能提供LOW讀數(shù)。下拉電阻器在開關(guān)閉合時(shí)保持少量電流流動(dòng)，從而確保了準(zhǔn)確的低態(tài)讀數(shù)。

在其他邏輯電路中，您可能會(huì)找到一個(gè)上拉電阻器，而這

現(xiàn)在，在代碼的循環(huán)部分中，而不是每隔15秒更改一次燈，您將按照相同的原理工作，但要相反，請(qǐng)確保特定的邏輯門默認(rèn)為高。而是改為讀取按鈕開關(guān)的狀態(tài)，并且僅在激活時(shí)更改燈光。

Arduino人行橫道代碼

首先添加一個(gè)新變量來(lái)存儲(chǔ)按鈕銷：

int button = 12; // switch is on pin 12

現(xiàn)在，在設(shè)置功能中，添加新行以將開關(guān)聲明為輸入。添加一行以將交通燈設(shè)置為綠色舞臺(tái)。如果沒(méi)有此初始設(shè)置，它們將關(guān)閉，直到第一次 changeLights 運(yùn)行。

pinMode（button， INPUT）;

digitalWrite（green， HIGH）;

將整個(gè)循環(huán)功能改為以下內(nèi)容：

void loop（） {

if （digitalRead（button） == HIGH）{

delay（15）; // software debounce

if （digitalRead（button） == HIGH） {

// if the switch is HIGH， ie. pushed down - change the lights！

changeLights（）;

delay（15000）; // wait for 15 seconds

}

}

}

應(yīng)該這樣做。您可能想知道為什么按鈕檢查會(huì)發(fā)生兩次（ digitalRead（button）），并間隔一小段時(shí)間。這在反跳。就像按鈕的下拉電阻一樣，這種簡(jiǎn)單的檢查可以停止代碼以檢測(cè)按下按鈕時(shí)是否受到干擾。

在 if 語(yǔ)句中等待15秒鐘，紅綠燈至少在這段時(shí)間內(nèi)不能改變。 15秒后，循環(huán)將重新啟動(dòng)。每次循環(huán)重新啟動(dòng)時(shí)，它都會(huì)再次讀取按鈕的狀態(tài)，但是如果不按下按鈕， if 語(yǔ)句將永遠(yuǎn)不會(huì)激活，指示燈也不會(huì)改變，并且程序會(huì)再次重新啟動(dòng)。

這是它的外觀（加速）：

帶結(jié)的Arduino交通燈

讓我們嘗試更高級(jí)的模型。代替人行橫道，將電路更改為具有兩個(gè)交通信號(hào)燈：

將第二個(gè)交通信號(hào)燈連接到數(shù)字引腳11、12和13。

帶有連接點(diǎn)的Arduino交通燈的代碼

首先，將新的交通燈引腳分配給變量，并將其配置為輸出，如第一個(gè)示例所示：

// light one

int red1 = 10;

int yellow1 = 9;

int green1 = 8;

// light two

int red2 = 13;

int yellow2 = 12;

int green2 = 11;

void setup（）{

// light one

pinMode（red1， OUTPUT）;

pinMode（yellow1， OUTPUT）;

pinMode（green1， OUTPUT）;

// light two

pinMode（red2， OUTPUT）;

pinMode（yellow2， OUTPUT）;

pinMode（green2， OUTPUT）;

}

現(xiàn)在，更新循環(huán)以使用第一個(gè)示例中的代碼（而不是人行橫道）：

void loop（）{

changeLights（）;

delay（15000）;

}

再次，所有工作都在 changeLights 功能中進(jìn)行。該代碼不會(huì)代替紅色》 紅色和黃色》 綠色，而是替換交通信號(hào)燈。當(dāng)一個(gè)為綠色時(shí)，另一個(gè)為紅色。這是代碼：

void changeLights（）{

// turn both yellows on

digitalWrite（green1， LOW）;

digitalWrite（yellow1， HIGH）;

digitalWrite（yellow2， HIGH）;

delay（5000）;

// turn both yellows off， and opposite green and red

digitalWrite（yellow1， LOW）;

digitalWrite（red1， HIGH）;

digitalWrite（yellow2， LOW）;

digitalWrite（red2， LOW）;

digitalWrite（green2， HIGH）;

delay（5000）;

// both yellows on again

digitalWrite（yellow1， HIGH）;

digitalWrite（yellow2， HIGH）;

digitalWrite（green2， LOW）;

delay（3000）;

// turn both yellows off， and opposite green and red

digitalWrite（green1， HIGH）;

digitalWrite（yellow1， LOW）;

digitalWrite（red1， LOW）;

digitalWrite（yellow2， LOW）;

digitalWrite（red2， HIGH）;

delay（5000）;

}

這是（加速）外觀：

Arduino紅綠燈的后續(xù)步驟

今天就這些。您對(duì)Arduino LED和按鈕的新了解適用于各種不同的項(xiàng)目。如果您想擴(kuò)展這些交通信號(hào)燈，為什么不建一個(gè)四通（或更多）路口，并配備許多行人過(guò)路處和行人交通信號(hào)燈呢？

還是為什么不通過(guò)更大的擴(kuò)展您的新技能DIY MIDI控制器或帶有Xod的Arduino機(jī)器人之類的項(xiàng)目？您也可以看看使用VS Code和PlatformIO的Arduino編碼。

責(zé)任編輯：wv