Arduino学习笔记（一） LED实践 最简单的红绿交通灯

基于Ardunio两个IO口的简易交通灯的搭建

今天我们尝试用Arduino UNO R3板卡上的2个数字引脚建立一个最简单的十字路口红绿交通灯。

1.原材料准备

原件	数量
Arduino UNO R3	1
LED 绿色	4
LED 红色	4
电阻220Ω	8
面包板	1
9V电池扣DC插线	1
面包板插线、跳线	若干

2.基本场景建立

本节课为STEM-Arduino入门课程：所以设计的场景相对简单，设想为一个双向单车道的十字路口，只有红灯和绿灯交替控制，两种场景如下图。

1. 南北通行，东西禁行 ，南北向红灯灭，绿灯亮；东西向红灯亮，绿灯灭；
   
2. 东西通行，南北禁行 ，东西向红灯灭，绿灯亮；南北向红灯亮，绿灯灭；
   

3.电路原理图

这里着重讲解以下一个引脚控制两颗灯的实现方式。电路图上的VCC为5V正电源，GND为5V负电源（GND为下述所有电压值的参考点，所以电压为0V）。首先我们对引脚LOW、HIGH两个状态需要了解清楚，LOW就是低电平，引脚上的电压为0V，HIGH就是高电平，引脚上的电压为5V。 先举个简单的例子了解下电压与电流，我们把电压值可以类比水位高度值，没有水位差的两个容器用管子（类比电线）联通后不会有水流（水流可以类比电流），有水位差的两个容器用管子联通后，水会从水位高的容器流向水位低的容器，直到两面液位高度相同（电池电量耗尽）。Arduino D12这个引脚由我们的程序来控制，我们可以控制他的高低电平，实际就是控制那个芯片脚的电压值。当Arduino D12这个引脚为LOW状态时，绿灯D1的左侧为VCC（5V）右侧为引脚电压（0V），因为有压差所以LED里有电流流过（220欧姆的电阻为限流电阻，防止电流过大LED灯烧坏）这颗绿色的LED亮起；红灯D2的左侧为引脚电压（0V）右侧为GND（0V），因为电压等同没有压差没有电流所以这颗红色LED不会发光。 当Arduino D12这个引脚为HIGH状态时，绿灯D1的左侧为VCC（5V）右侧为引脚电压（5V），因为电压等同没有压差没有电流所以这颗绿色LED不会发光。；红灯D2的左侧为引脚电压（5V）右侧为GND（0V），因为有压差所以LED里有电流流过这颗红色的LED亮起。其他三路同样类推。

4.编程思路及流程图

①定义D12、D13两个引脚，初始化为输出（OUTPUT）模式；
②当D12为0V时（LOW）南北向D1、D3两个绿灯亮D2、D4两个红灯灭，当D13为5V时（HIGH）东北向D4、D6两个绿灯灭D5、D7两个红灯亮；
③延时十秒钟，南北向通行时间；
④当D12为5V时（HIGH）南北向D1、D3两个绿灯灭D2、D4两个红灯亮，当D13为0V时（LOW）东北向D4、D6两个绿灯亮D5、D7两个红灯灭；
⑤延时十秒钟，东西向通行时间；
⑥无限循环（回到步骤②）

5.两引脚控制交通灯代码

请使用Arduino IDE编译如下代码

#define NorthSouth  12   			//南北向针脚
#define EastWest    13   			//东西向针脚

void setup() {
  pinMode(NorthSouth, OUTPUT);		//南北向引脚定义输出模式
  pinMode(EastWest, OUTPUT);		//东西向引脚定义输出模式
}

void loop() {
  digitalWrite(NorthSouth, LOW); 	//南北向绿灯亮，红灯灭 
  digitalWrite(EastWest, HIGH);		//东西向红灯亮，绿灯灭
  delay(10000); 					//南北向通行时间 ms       
  digitalWrite(NorthSouth, HIGH);	//南北向红灯亮，绿灯灭
  digitalWrite(EastWest, LOW);		//东西向绿灯亮，红灯灭
  delay(10000); 					//东西向通行时间 ms                         
}

6.洞洞板搭建

7.搭建视频演示

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