mBlock & Arduino（2）点亮外接 LED

在〈mBlock & Arduino（1）哈啰！LED！〉中，我们让 Arduino Uno 板子上标示为 L 的 LED 闪烁，这是为了能立即体验一下如何控制 Arduino，接下来，我们要外接 LED，这就需要对 Arduino 板子以及相关电子电路元件有多一点的认识。

认识数位输出／输入脚位

Arduino Uno 的规格说明，可以在官方网站的 Arduino – ArduinoBoardUno（http://www.arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno）中找到，一下子完整认识板子上所有脚位没有意义，因此，我的文件将采用到哪个讲哪个的方式。

想要能点亮外接的 LED，可以使用数位输出／输入脚位 D0 到 D13，当作为输出时，这些脚位的直流电流最高可以是 40 mA，高电位相对于 GND 是 5V，低电位是 0V。

GND 是 Ground 的意思，一般中文常称为共地或接地，不过，“地”这个名称常引起误会，以为它真的是接到地面去了，在这边，Ground 的意思应该是“基准”，电路中有个共同的电位基准时，当我指电路中某点为 5V，就是指相对于共同的电位基准，也就是相对于 GND 的点是 5V。

在 Arduino Uno 板子上，D0 到 D13，以及 GND 接点的位置如下：

认识 LED

LED 的名称是发光二极体（Light-Emitting Diode），是一种半导体二极体，具有阳极和阴极两个端子，一个 LED 元件的两只接脚长度不同，长的接脚是接正极，短的接脚是接负极，也可以借由塑胶外壳上有平面的那边来识别负极所在：

至于半导体二极体的运作方式，最简单的说法是，当二极体被施以正向电压（也就是正极电位高于负极），且电位差达某个值，二极体能够导电（LED 的话会发出亮光），此时二极体正负极电位差几乎固定，称之为顺向偏压（Forward Bias），不同的二极体顺向偏压不同，需要查阅规格才能得知（LED 的话，可参考 LED 条目中的资料），当二极体被施以逆向电压，二极体不会导电。

理想上，希望二极体施于正向电压而导电时，能拥有无限小的电阻，而施以负向电压时拥有无限大的电阻而不导电，也就是希望电压电流曲线可以如下图：

实际上半导体二极体的电压电流曲线，可以参考维基百科 二极体 条目的这张图：

逆向电压实际上是还有极微小的电流，其中 Vbr 是崩溃电压，一般约数十伏特，超过的话二极体会崩溃而导致大量电流通过，无论如何，必须对流经二极体的电流做出限制，以免二极体因为电流过高而烧毁。

在衔接 LED 时，基本上会串接电阻以提供压降、限制电流，LED 一般需要的电流为 20 mA，若 Arduino 输出脚位为高电位 5V，假设 LED 的顺向偏压为 2V，那电阻压降则为 3V，根据欧姆定律 R = V / I，至少应提供 3V / 0.02A，也就是 150 Ω 的电阻，保守起见，常见使用的是串接 220 Ω 的电阻，如下图：

认识电阻色码

每个电阻器上环绕着一圈圈的颜色，大多是四环，也有五环甚至六环，环的颜色各对应至一个数字，可参考 四环电阻色码计算器 中的图片：

电阻连接时没有方向之分，环的读取就如上图，可用电阻上环分布较密的一端为左开始判读，以上图的四环电阻为例，绿对应至 5，蓝对应至 6，黄对应至 10K，这表示电阻值是 560 KΩ，一般都会直接背“黑、棕、红、澄、黄、绿、蓝、紫、灰、白”这个口诀，代表数值 0 到 9，第三个色码如果是黄就是 4，也就要有四个 0，就是 10K 的意思，第四条色码则是容忍值；如果是上图中下方的五环电阻，红、澄、紫、黑分别对应至 2、3、7 与 1Ω，电阻值就是 237 Ω。

懒得记的话，四环电阻色码计算器 中可以直接输入电阻上的色码，它会帮你计算出电阻值，要不然直接在网路上搜寻“电阻色码”，也会找到计算方式，或其他线上计算器。

认识面包板

谈到面包板，就想到以前学校做实验时的恶梦，没想到现在竟然要来介绍它！面包板基本上就是横向连通、直向连通、上下不通，例如：

同一个连通方向，表示每个孔间都是导通的，有的面包板没有上图中蓝与红的部份，如果有的话，通常蓝那列会拿来接 GND，红那列会拿来接电源正端。如果要将上面 LED 连接的概要图，使用面包板衔接的话，可以像是：

线路复杂时，红列接电源正端，蓝列接电源负端是比较方便的作法，当然，对于简单的线路，不一定要这么做。

Arduino Uno 外接 LED

照按以上的说明，如果想要在 Arduino Uno 上外接 LED，并利用 D3 脚位的输出来点亮 LED，可以如下：

程式的撰写与〈mBlock & Arduino（1）哈啰！LED！〉是相同的，你只要将其中的数位脚位 13 改为 3 就可以了。

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整理：宁波家电物联网云平台，中科极动云