教教大家如何花式點亮一排燈

在上一期的“教你花式點燈”中，我們已經(jīng)教會了大家如何將一顆燈點到極致。而點燈到這里還沒有完哦，這次給大家來點進階的小課程，來教教大家如何花式點亮一排燈。快快上車，老司機準備起飛了！

最簡單的一個 LED 的實驗之后，自然是增加幾個 LED，咱排成一排來玩吧。最后，再把一排的 LED 排成一個 8 字來玩——七段數(shù)碼管。

流水燈一—— 跑馬燈

第一個出場的肯定是經(jīng)典的流水燈，也叫跑馬燈

流水燈二—— 端口整體操作

再試流水燈，這里換一個端口整體操作，感受到更簡潔沒？

流水燈三—— 74HC959 擴展 IO 口

又是流水燈！這次使用 74HC595 來擴展 IO 口。對于 arduino 來說，IO 口資源是很緊張的，遲早會遇到不夠用的時候，這時候就需要擴展。使用 74HC595 是一種比較常見的方案。

雨滴拖尾效果流水燈

不好意思，還是流水燈。這次模擬得更真實一點，加上水滴的拖尾效果。

首先是簡單的方法，使用 uno 的六個 pwm 口來實現(xiàn)。

1.// ----------------------------------------------------------------------------

2.// raindropLEDS.ino

3.//

4.// Created 2015-06-04

5.// By seesea

6.//

7.// 雨滴流動效果

8.// 雨滴流動效果與流水燈（跑馬燈）的區(qū)別在于雨滴流水效果有拖尾效果，即亮過的燈是慢慢熄滅的

9.//

10.// 使用 UNO 的六個 PWM 引腳實現(xiàn)雨滴流動的效果

11.// UNO 的六個 PWM 引腳為 pin 3 5 6 9 10 11，這幾個腳分別接 6 個 LED 正極，LED 負極接 GND

12.//

13.// ----------------------------------------------------------------------------

14.

15.const unsigned char pins[] = { 3, 5, 6, 9, 10, 11 }; // 六個 pwm 引腳

16.const unsigned char initPwm= 240; // 最亮的燈的 pwm 值，即移動的時候在最頭一個燈的亮度

17.const unsigned char deltaPwm = 10; // 燈慢慢熄滅的 pwm 值，后一個燈比前一個燈暗多少。這相當于是一個等差隊列。等差的亮度感覺不大好，所以引入下一個等比的因素

18.const unsigned char deltaPercent = 30; // 后一個燈比前一個燈暗，其亮度是前一個燈的百分之幾。相對于前面的遞減，這個相當于是等比級數(shù)

19.const unsigned long delayMs= 100; // 移動延遲，單位 ms

20.const unsigned char pinNum = sizeof(pins) / sizeof(pins[0]);// 引腳數(shù)量，即 LED 個數(shù)

21.

22.unsigned char ledPwm[pinNum]; // 存放運行時每一個 LED 的亮度 PWM 值

23.

24.void setup()

25.{

26. for (char i = 0; i < pinNum; ++i)

27. {

28. pinMode(pins[i], OUTPUT);

29. ledPwm[i] = 0;

30. }

31.}

32.

33.void loop()

34.{

35. static unsigned char head = 0;

36.

37. // 每一次進入 loop() 函數(shù)都對所有的燈亮度進行處理

38. for (unsigned char i = 0; i < pinNum; ++i)

39. {

40. ledPwm[i] = ledPwm[i] * deltaPercent / 100;

41. if (ledPwm[i] <= deltaPwm)

42. ledPwm[i] = 0;

43. else

44. ledPwm[i] -= deltaPwm;

45.

46. if (i == head)

47. ledPwm[i] = initPwm;

48.

49. analogWrite(pins[i], ledPwm[i]);

50. }

51.

52. // 移動水滴頭

53. head = (head + 1) % pinNum;

54.

55. // 延時

56. delay(delayMs);

57.}

雨滴拖尾效果流水燈二——數(shù)字 IO 口模擬

前面只有 6 個 PWM 口實在是不過癮啊，來，我們把所有的 IO 口都用上，包括模擬口，它也是可以作為數(shù)字 IO 口使用的。

1.// ----------------------------------------------------------------------------

2.// digitalRaindropLEDS.ino

3.//

4.// Created 2015-06-04

5.// By seesea

6.//

7.// 數(shù)字引腳實現(xiàn)的雨滴流動效果

8.// 雨滴流動效果與流水燈（跑馬燈）的區(qū)別在于雨滴流水效果有拖尾效果，即亮過的燈是慢慢熄滅的

9.//

10.// 使用 UNO 的所有引腳用模擬 PWM 實現(xiàn)雨滴流動的效果，包括模擬輸入口也可以用做數(shù)字輸出

11.// 各引腳接 LED 正極，LED 負極接 GND

12.// ----------------------------------------------------------------------------

13.

14.const unsigned char leds[] = { A5, A4, A3, A2, A1, A0, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 }; // 所有的引腳按 LED 接線順序排列

15.const unsigned int maxPwm = 100; // 手工模擬 PWM，可以自己定義最大的 PWM 值是多少，所以定義一個整百整千的數(shù)比較方便計算

16.const unsigned int initPwm = 100; // 最亮的燈的 pwm 值，即移動的時候在最頭一個燈的亮度

17.const unsigned int deltaPwm = 1; // 燈慢慢熄滅的 pwm 值，后一個燈比前一個燈暗多少。這相當于是一個等差隊列。等差的亮度感覺不大好，所以引入下一個等比的因素

18.const unsigned int deltaPercent = 70; // 后一個燈比前一個燈暗，其亮度是前一個燈的百分之幾。相對于前面的遞減，這個相當于是等比級數(shù)

19.const unsigned long delayMs = 70; // 移動延遲，單位 ms

20.const unsigned char ledNum = sizeof(leds) / sizeof(leds[0]);// 引腳數(shù)量，即 LED 個數(shù)

21.

22.unsigned int ledPwm[ledNum]; // 存放運行時每一個 LED 的亮度 PWM 值

23.

24.void setup()

25.{

26. for (char i = 0; i < ledNum; ++i)

27. {

28. pinMode(leds[i], OUTPUT);

29. ledPwm[i] = 0;

30. }

31.}

32.

33.extern volatile unsigned long timer0_millis; // 聲明外部變量 timer0_millis 以便在程序中使用，其實就是 millis() 的返回值——程序運行的毫秒數(shù)

34.void loop()

35.{

36. static unsigned char head = 0;

37. static unsigned long lastTick = timer0_millis;

38. unsigned int i, j;

39.

40. // 先亮燈，等占空比到切換點的時候滅燈

41. for (i = 0; i < ledNum; ++i)

42. {

43. if (ledPwm[i] == 0)

44. continue;

45.

46. digitalWrite(leds[i], HIGH);

47. }

48.

49. // 水滴頭是最亮的

50. ledPwm[head] = initPwm;

51.

52. // 這里就是數(shù)字口模擬的 PWM 程序了

53. for (i = 0; i < maxPwm; ++i)

54. {

55. for (j = 0; j < ledNum; ++j)

56. {

57. if (i == ledPwm[j])

58. digitalWrite(leds[j], LOW);

59. }

60.

61. delayMicroseconds(1);

62. }

63.

64. // 如果延時時間還沒到，先跳出，不進行水滴的移動

65. // 由于是用數(shù)字口模擬的 PWM，程序要不停的跑，不能使用 delay() 來延時，會卡住的

66. if (timer0_millis - lastTick < delayMs)

67. return;

68.

69. lastTick = timer0_millis;

70.

71. // 處理每一個燈的亮度

72. for (i = 0; i < ledNum; ++i)

73. {

74. ledPwm[i] = ledPwm[i] * deltaPercent / 100;

75. if (ledPwm[i] <= deltaPwm)

76. ledPwm[i] = 0;

77. else

78. ledPwm[i] -= deltaPwm;

79.

80. if (i == head)

81. ledPwm[i] = initPwm;

82. }

83.

84. // 移動水滴頭

85. head = (head + 1) % ledNum;

86.}

POV搖搖棒是時候舞起來了，搖起來吧。

1.// ----------------------------------------------------------------------------

2.// povLEDS.ino

3.//

4.// Created 2015-05-31

5.// By seesea

6.//

7.// 搖搖棒

8.//

9.// pin 0 - 7 接 LED 正極，LED 負極接 GND

10.// pin 8 接水銀開關(guān)一腳，水銀開關(guān)另一腳接 GND

11.// 水銀開關(guān)水平于搖動方向固定放置。如果實際效果與預(yù)想效果水平相反，只要把水銀開關(guān)兩腳的接線互換就可以了

12.// 注意：由于 pin 0 1 通過 LED 接地了，下載的時候需要斷開才能下載成功

13.// ----------------------------------------------------------------------------

14.

15.const unsigned char key = 8; // 水銀開關(guān)

16.const unsigned char delayTimeMs = 2; // 掃描時LED的點亮延時

17.

18.// 取模軟件使用縱向8點上高位的方式取模

19.unsigned char col[] =

20.{

21. // 心

22. // 0x30,0x48,0x44,0x22,0x44,0x48,0x30,0x00

23.

24. // I 心 U

25. 0x82,0xFE,0xFE,0x82,0x00,0x30,0x78,0x7C,

26. 0x3E,0x7C,0x78,0x30,0x00,0xFC,0xFE,0x02,

27. 0x02,0xFE,0xFC,0x00,0x00,0x00

28.

29. /* 1 2 3

30. 0x00,0x42,0xFE,0x02,0x00,0x00,0x00,0x00,

31. 0x46,0x8A,0x92,0x92,0x62,0x00,0x00,0x00,

32. 0x84,0x82,0x92,0xB2,0xCC,0x00

33. */

34.};

35.

36.unsigned char cols = (sizeof(col) / sizeof(col[0]));

37.

38.void setup()

39.{

40. DDRD = 0xFF;

41. pinMode(key, INPUT_PULLUP);

42.}

43.

44.void loop()

45.{

46. char i = 0;

47. char keyValue = digitalRead(key);

48. char delta = 1;

49.

50. if (keyValue == 1) // 搖動方向由右向左的時候

51. {

52. // 這里可以嘗試兩種方案

53. // 一種是向左掃的時候熄滅所有燈

54. // 另一種是反向點亮各列，從而由于方向也是反的，顯示就變回正的

55. // 根據(jù)需要，把 if 條件改成 0 或 1 可以選擇不同的方案

56. // 第一種方案的優(yōu)點是不容易有重影，但缺點是亮度低

57. // 第二種方案的優(yōu)缺正好相反

58. if (0)

59. {

60. // 向左搖熄滅所有燈

61. i = 0;

62. PORTD = 0x00;

63.

64. // 如果選擇這種方案就不需要繼續(xù)下面的掃描了，return掉即可

65. return;

66. }

67. else

68. {

69. delta = -delta;

70. }

71. }

72.

73. if (delta == 1)

74. {

75. // 向右搖的時候

76. for (i = 0; i < cols; ++i)

77. {

78. PORTD = col[i];

79. delay(delayTimeMs);

80. }

81. }

82. else

83. {

84. // 向左搖的時候

85. for(i = cols - 1; i >= 0; --i)

86. {

87. PORTD = col[i];

88. delay(delayTimeMs);

89. }

90. }

91.}

接線圖我覺得得上一下，效果圖嘛，從幾百張照片里挑個好看的來：

靜態(tài)數(shù)碼管顯示

總站成一排多無聊，是時候改改造行了。現(xiàn)在排成 8 字吧。先點亮一個 8 字，用靜態(tài)顯示方法。

1.// ----------------------------------------------------------------------------

2.// static7segLEDS.ino

3.//

4.// Created 2015-06-06

5.// By seesea

6.//

7.// 靜態(tài)七段數(shù)碼管

8.// 使用 PORTD 靜態(tài)顯示七段數(shù)碼管，循環(huán)顯示 0 - F

9.//

10.// 這里使用的是共陽七段數(shù)碼管，如果使用共陰的，只要把段碼表取反即可

11.// 數(shù)碼管段的順序按如下標示排列

12.//

13.// A

14.// ---

15.//F| G |B

16.// ---

17.//E| D |C

18.// ---. DP

19.//

20.// 然后根據(jù)需要顯示的數(shù)字生該段點亮輸出 1，可以制作段碼表。這種方式做出來的是共陰的，所以使用的時候取反即為共陽的段碼

21.// +---+--+--+--+--+--+--+--+--+-----+

22.// | | A| B| C| D| E| F| G|DP| 段碼|

23.// +---+--+--+--+--+--+--+--+--+-----+

24.// | 0 | 1| 1| 1| 1| 1| 1| 0| 0| 0xFC|

25.// +---+--+--+--+--+--+--+--+--+-----+

26.// | 1 | 0| 1| 1| 0| 0| 0| 0| 0| 0x60|

27.// +---+--+--+--+--+--+--+--+--+-----+

28.// | 2 | 1| 1| 0| 1| 1| 0| 1| 0| 0xDA|

29.// +---+--+--+--+--+--+--+--+--+-----+

30.// | 3 | 1| 1| 1| 1| 0| 0| 1| 0| 0xF2|

31.// +---+--+--+--+--+--+--+--+--+-----+

32.// | 4 | 0| 1| 1| 0| 0| 1| 1| 0| 0x66|

33.// +---+--+--+--+--+--+--+--+--+-----+

34.// | 5 | 1| 0| 1| 1| 0| 1| 1| 0| 0xB6|

35.// +---+--+--+--+--+--+--+--+--+-----+

36.// | 6 | 1| 0| 1| 1| 1| 1| 1| 0| 0xBE|

37.// +---+--+--+--+--+--+--+--+--+-----+

38.// | 7 | 1| 1| 1| 0| 0| 0| 0| 0| 0xE0|

39.// +---+--+--+--+--+--+--+--+--+-----+

40.// | 8 | 1| 1| 1| 1| 1| 1| 1| 0| 0xFE|

41.// +---+--+--+--+--+--+--+--+--+-----+

42.// | 9 | 1| 1| 1| 1| 0| 1| 1| 0| 0xF6|

43.// +---+--+--+--+--+--+--+--+--+-----+

44.// | A | 1| 1| 1| 0| 1| 1| 1| 0| 0xEE|

45.// +---+--+--+--+--+--+--+--+--+-----+

46.// | B | 0| 0| 1| 1| 1| 1| 1| 0| 0x3E|

47.// +---+--+--+--+--+--+--+--+--+-----+

48.// | C | 0| 0| 0| 1| 1| 0| 1| 0| 0x1A|

49.// +---+--+--+--+--+--+--+--+--+-----+

50.// | D | 0| 1| 1| 1| 1| 0| 1| 0| 0x7A|

51.// +---+--+--+--+--+--+--+--+--+-----+

52.// | E | 1| 0| 0| 1| 1| 1| 1| 0| 0x9E|

53.// +---+--+--+--+--+--+--+--+--+-----+

54.// | F | 1| 0| 0| 0| 1| 1| 1| 0| 0x8E|

55.// +---+--+--+--+--+--+--+--+--+-----+

56.// ----------------------------------------------------------------------------

57.

58.// 共陽段碼表 0 - F

59.const unsigned char segTable[] = {

60. ~0xFC, ~0x60, ~0xDA, ~0xF2, ~0x66, ~0xB6,

61. ~0xBE, ~0xE0, ~0xFE, ~0xF6, ~0xEE, ~0x3E,

62. ~0x1A, ~0x7A, ~0x9E, ~0x8E

63. };

64.

65.void setup()

66.{

67. DDRD = 0xFF; // PORTD 設(shè)置為輸出

68.}

69.

70.void loop()

71.{

72. for (char i = 0; i < sizeof(segTable) / sizeof(segTable[0]); ++i)

73. {

74. PORTD = segTable[i];

75. delay(500);

76. }

77.}

動態(tài)數(shù)碼管顯示

上面是一位數(shù)碼管的顯示，可以使用靜態(tài)，如果要顯示多位，那可得動起來了。

1.// ----------------------------------------------------------------------------

2.// dynamic7segLEDS.ino

3.//

4.// Created 2015-06-06

5.// By seesea

6.//

7.// 動態(tài)七段數(shù)碼管

8.// 動態(tài)顯示七段數(shù)碼管，從 0000 開始計數(shù)，9999 后回 0

9.//

10.// 使用 PORTD 進行段選，使用 pin 8 9 10 11 進行位選

11.// ----------------------------------------------------------------------------

12.

13.#define COM_ON HIGH// 共陽數(shù)碼管啟用的公共端電平

14.#define COM_OFF LOW // 共陽數(shù)碼管禁用的公共端電平

15.

16.// 共陽段碼表 0 - F

17.const unsigned char segTable[] = {

18. ~0xFC, ~0x60, ~0xDA, ~0xF2, ~0x66, ~0xB6,

19. ~0xBE, ~0xE0, ~0xFE, ~0xF6, ~0xEE, ~0x3E,

20. ~0x1A, ~0x7A, ~0x9E, ~0x8E

21.};

22.

23.const unsigned char pinPos[] = { 8, 9, 10, 11 }; // 位選管腳，按從低位到高位的排列

24.const unsigned intinitNum= 0; // 計數(shù)初始值

25.const unsigned intmaxNum = 9999; // 最大計數(shù)

26.const unsigned char com_num= sizeof(pinPos) / sizeof(pinPos[0]);// 公共端的數(shù)量，用于確定有幾位

27.const unsigned long delayMs= 50; // 動態(tài)掃描延遲時間

28.

29.void setup()

30.{

31. DDRD = 0xFF; // PORTD 設(shè)置為輸出

32. for (char i = 0; i < sizeof(pinPos) / sizeof(pinPos[0]); ++i)

33. {

34. pinMode(pinPos[i], OUTPUT);

35. }

36.}

37.

38.// 于七段數(shù)碼管上顯示數(shù)字 num

39.// 將 num 數(shù)字的個十百千等各位的數(shù)字一位一位分離出來顯示到每一位數(shù)碼管上

40.void display7segLED(unsigned int num)

41.{

42. unsigned int digital;

43. for (unsigned char i = 0; i < com_num; ++i)

44. {

45. digital = num % 10;

46. num /= 10;

47.

48. PORTD = segTable[digital];

49. digitalWrite(pinPos[i], COM_ON);

50.

51. delayMicroseconds(10);

52. digitalWrite(pinPos[i], COM_OFF); // 傳說中的消隱，避免發(fā)生重影

53. }

54.}

55.

56.void loop()

57.{

58. static unsigned long lastTick = millis();

59. static unsigned intnum = initNum;

60.

61. display7segLED(num);

62.

63. // 動態(tài)掃描，不能用 delay 阻塞式的延遲哦，前面試驗過的這種用法現(xiàn)在派上用場了

64. if (millis() - lastTick < delayMs)

65. return;

66.

67. lastTick = millis();

68. ++num;

69. if (num >= maxNum)

70. num = initNum;

71.}

都學會了嘛~還沒看過癮？！