用ROHM傳感器套件制作Arduino LED圣誕樹

這篇文章來源于DevicePlus.com英語網(wǎng)站的翻譯稿。

在此項目中，我們將利用Arduino Mega和RGB LED制作一顆小型LED Arduino亞克力（丙烯酸樹脂）圣誕樹。我們將利用ROHM溫度傳感器和氣壓傳感器來更改LED的顏色。程序的構建和編碼都很簡單。用這棵LED圣誕樹裝飾您的房間將非常有趣！

我的上一篇文章介紹了如何設置傳感器開發(fā)板以及如何連接Arduino。如果您還沒看過該文，請點擊ROHM傳感器評估套件概述!

該圣誕樹可以實現(xiàn)以下功能：

星形RGB LED交替改變顏色（循環(huán)顯示）。

兩個RGB LED（左上和右上）將根據(jù)局部溫度（示例程序中的溫度范圍為22到32攝氏度之間）改變顏色。

兩個RGB LED（左下方和右下方）將根據(jù)本地氣壓的變化而改變自身的顏色（示例程序中的氣壓范圍為1010至1020 hPa之間）。

硬件

Arduino Mega 2560

RGB LEDs (5x)

紅色 LEDs (5x)

Arduino ROHM 傳感器開發(fā)板

ROHM 溫度傳感器 (BD1020HFV)

ROHM 壓力傳感器 (BM1383GLV)

接插線

195 x 195 x 3mm 亞克力板

M3 尼龍六角墊柱

電阻 (39 歐姆)

軟件

Arduino IDE

ROHM 溫度傳感器庫 (https://micro.rohm.com/en/download_support/sensor_module/kiyaku.php?file=data/software/BD1020HFV.zip)

ROHM 氣壓傳感器庫 (https://micro.rohm.com/en/download_support/sensor_module/kiyaku.php?file=data/software/BM1383GLV.zip)

工具

迷你鋼鋸

Dremel 電動工具

電烙鐵

圖1 Arduino Mega 2650（左），ROHM Arduino開發(fā)板（右），ROHM傳感器（上）

圖2 共陰極(-)RGB LED（左），共陽極(+)RGB LED（右）

圖3 接插線

圖4 12V電源

用亞克力制作樹的骨架

首先，讓我們使用亞克力制作圣誕樹的骨架。在一張適當大小的紙上畫一顆樹，并將紙蓋在亞克力板上，然后用小鋼鋸根據(jù)紙上的圖形將亞克力板切割成樹的樣子（圖5）。然后，根據(jù)以下需要安裝的器件，在骨架上鉆出足夠數(shù)量和尺寸的孔：

Arduino Mega （3個 或 4個）

RGB LED的連接電纜（5個）

紅色LED（2×5）

利用剩余的亞克力板切割出一個小的星形（圖6），然后將其粘到圣誕樹頂部（用CA膠或強力粘膠）。

圖5 亞克力板制作的圣誕樹骨架

安裝LED和接插線

將紅色LED插入圣誕樹的鉆孔內(nèi)，注意所有紅色LED應該并聯(lián)連接，然后焊接連線。所有陽極（+）和陰極（-）分別連接在一起，請務必確保所有LED的位置正確，將39歐姆電阻串行焊接到紅色LED的陰極（-）。還要焊接2個連接器：紅色接頭應連至Arduino的24腳，棕色接頭應連至Arduino的GND腳。

RGB LED有兩種類型：共陰極（-）RGB LED，如圖2（左）所示；共陽極（+）RGB LED，如圖2（右）所示。兩者都可以在該項目中使用。兩者的唯一區(qū)別是：對于共陰極LED，您需要將（-）引腳連接到地（GND）；對于共陽極LED，您需要將（+）引腳連接到5V。

為了說明如何使用這兩種類型的RGB LED，我們將使用3個共陽極RGB LED（RGB LED1、RGB LED2和RGB LED3）和2個共陰極RGB LED（RGB LED4和RGB LED5）。用雙面膠將5個RGB LED粘貼到圣誕樹，請參見圖6。

圖6 安裝RGBLED、紅色LED和接插線的圣誕樹

具體安裝情況請參見圖7（背面）。最后，焊接LED、導線和電阻之間的所有連接。

圖7 背面

安裝RGB接插線

接下來，在每個RGB LED上連接三根接插線，R、G、B引腳各連接一根。這些接插線與Arduino Mega引腳的連接請參考圖8：

圖8安裝接插線的RGB LED

將3條并行線連接到RGB LED 1（+）、RGB LED 2（+）和RGB LED 3（+），線的另一端連至Arduino的5V引腳。

將2條并行線連接至RGB LED 4（-）和RGB LED 5（-），線的另一端連接至Arduino的GND引腳。

圖9 所有LED和接插線都已安裝

安裝Arduino和傳感器

如下圖所示，將3個六角螺柱安裝到Arduino Mega上：

圖10 裝有六角螺柱的Arduino Mega

將ROHM開發(fā)板連接到Arduino Mega的頂部（確保引腳對齊），然后將ROHM溫度傳感器插到Analog 2接口，并將ROHM氣壓傳感器插到ROHM開發(fā)板板上的I2C接口。

圖11 頂部裝有ROHM傳感器開發(fā)板以及兩個傳感器的Arduino Mega

氣壓傳感器可以使用1.8V或3V，而溫度傳感器只能使用3V或5V。因此，我們必須用跳線將電壓設置為3V（圖12）。

有關ROHM傳感器的更多信息，請參閱ROHM傳感器評估套件概述！

圖12 用跳線選擇3V

還記得我們?yōu)镸ega鉆的安裝孔嗎？請用三顆螺釘將Mega和ROHM傳感器開發(fā)板安裝到圣誕樹上。

圖13 安裝在圣誕樹上的Arduino Mega和ROHM開發(fā)板

現(xiàn)在，將RGB LED的三根接插線連至Arduino的對應引腳。連接線序請參考下表和圖8。下文的程序?qū)⑹褂靡韵乱_，因此請確保引腳的連接與下表匹配。

RGB LED接線與Arduino引腳的連接關系：

圖14 將RGB LED的接插線連至Arduino

然后將從RGB LED(+)引出的3條并行線連接到5V，將從RGB LED(-)引出的2條并行線連接到GND。

將從紅色LED(-)引出的線纜連至Arduino的另一個GND引腳，再把從紅色LED(+)引出的線纜連至引腳24。

圖15 將其他線纜連至Arduino

圖16 連線局部放大圖

固定底座，讓圣誕樹能夠獨立站立?，F(xiàn)在，圣誕樹制作完成！圖17顯示了所有組件組裝完成的樣子：

圖17 完成的圣誕樹

編寫程序測試傳感器

現(xiàn)在，我們用以下程序測試項目所使用的傳感器。該程序是根據(jù)ROHM的兩個示例程序開發(fā)的。其基本概念就是從傳感器讀取數(shù)據(jù)并將其打印到串行監(jiān)視器中。

首先，請從以下網(wǎng)站下載兩個庫（BM1383GLV.h 和 BD1020.h）：https://www.rohm.com/web/global/sensor-shield-support/pressure-sensor 和 https://www.rohm.com/web/global/sensor-shield-support/temperature-sensor

然后，將它們與之前已安裝的其他庫一起復制到Arduino庫中。接下來，復制以下程序并將其上傳到Arduino開發(fā)板。不要忘記在工具/板管理器（Tools/Board Manager）中指定“Arduino/Genuino Mega or Mega 2560”！

//******************************************************************************

#include 

#include 

#include 

int tempout_pin = A2;

BM1383GLV bm1383;

BD1020 bd1020;

//***********setup*******************

void setup()

 {

  Serial.begin(9600);

  while (!Serial);

  bd1020.init(tempout_pin);

   byte rc;

   while (!Serial);

   Wire.begin();

   rc = bm1383.init();

}

//*********** start loop ***************

void loop()

{

 //******* read Barometric Pressure*****

  byte rc;

  float press;

  rc = bm1383.get_val(&press);

  if (rc == 0) {

   Serial.write("BM1383GLV (PRESS) = ");

   Serial.print(press);

   Serial.println(" [hPa]");

   Serial.println();}

 //******** read Temperature **********

  float temp;

  bd1020.get_val(&temp);

//********* print to serial monitor ******

  Serial.print("BD1020HFV Temp=");

  Serial.print(temp);

  Serial.print("  [degrees Celsius], ADC=");

  Serial.println(bd1020.temp_adc);



//**************end loop***************

}

//*****************************************************************************

如果程序正確運行，打開串行監(jiān)視器，您會看到與下圖類似的結果：

上傳最終程序

現(xiàn)在我們可以測試最終程序了。該程序會執(zhí)行以下步驟：

讀取氣壓和溫度傳感器的數(shù)值。

根據(jù)計數(shù)器的值設置RGB LED 1的顏色（即，每個循環(huán)計數(shù)器加1，如果值> 3，則將計數(shù)器重置為0）。

根據(jù)溫度讀數(shù)設置RGB LED 2和RGB LED 3的顏色。

根據(jù)氣壓讀數(shù)為RGB LED 4和RGB LED 5設置顏色。

接下來，請將以下程序復制到Arduino IDE中，然后根據(jù)當?shù)丨h(huán)境更改溫度和大氣壓力的數(shù)值。

最后，根據(jù)表1和圖8，再次檢查引腳分配是否匹配。

一切正確后，請將程序上傳到開發(fā)板上。

//******************************************************************************

#include 

#include 

#include 



BM1383GLV bm1383;

int tempout_pin = A2; // analog temperature sensor

BD1020 bd1020;



//******* RGB Led 1 (non PWM) *******

int redPin1   = 36;

int greenPin1 = 34;

int bluePin1  = 38;



//******* RGB Led 2 (PWM )    *******

int redPin2   = 3;

int greenPin2 = 4;

int bluePin2  = 2;



//******* RGB Led 3 (PWM)     *******

int redPin3   = 6;

int greenPin3 = 5;

int bluePin3  = 7;



//******* RGB Led 4 (PWM)     *******

int redPin4   = 9;

int greenPin4 = 8;

int bluePin4  = 10;



//******* RGB Led 5 (PWM)     *******

int redPin5   = 12;

int greenPin5 = 13;

int bluePin5  = 11;



//******* red Led  (non PWM) *******

int redLed = 24;



int time1  = 1000;

int time2  = 500;

int count  = 0;



//uncomment this line if using a Common Anode LED

#define COMMON_ANODE



//********************************************************************************

void setup() {



 pinMode(redPin1,   OUTPUT);

 pinMode(greenPin1, OUTPUT);

 pinMode(bluePin1,  OUTPUT);



 pinMode(redPin2,   OUTPUT);

 pinMode(greenPin2, OUTPUT);

 pinMode(bluePin2,  OUTPUT);



 pinMode(redPin3,   OUTPUT);

 pinMode(greenPin3, OUTPUT);

 pinMode(bluePin3,  OUTPUT);



 pinMode(redPin4,   OUTPUT);

 pinMode(greenPin4, OUTPUT);

 pinMode(bluePin4,  OUTPUT);



 pinMode(redPin5,   OUTPUT);

 pinMode(greenPin5, OUTPUT);

 pinMode(bluePin5,  OUTPUT);



 pinMode(redLed,    OUTPUT);

 

 Serial.begin(9600);

 while (!Serial);

 bd1020.init(tempout_pin);

  byte rc;

  while (!Serial);

  Wire.begin();

  rc = bm1383.init();

}



//*********************** start loop **************************************

void loop()

{

//*********************** read barometric oressure ************************

 byte rc;

 float press;

 rc = bm1383.get_val(&press);

 if (rc == 0) {

  Serial.write("BM1383GLV (PRESS) = ");

  Serial.print(press);

  Serial.println(" [hPa]");

  Serial.println();}

//********************** read Temperature ********************************

 float temp;

 bd1020.get_val(&temp);

 Serial.print("BD1020HFV Temp=");

 Serial.print(temp);

 Serial.print("  [degrees Celsius], ADC=");

 Serial.println(bd1020.temp_adc);

 Serial.println(count);

 

//********************* set color for RGB Led 1 ****************************

// This non PWM digital input, so we only put high (128 - 255) or low (0 -127)

 if (count == 0)

 {setColor1(128,128,128);  // white

 delay(time1);

 setColor1(0, 0, 0);  // off

 digitalWrite(redLed, HIGH);

 delay(time2);

 digitalWrite(redLed, LOW);}  

 

 if (count == 1)

 {setColor1(255,0,0);  // red

 delay(time1);

 setColor1(0, 0, 0);  // off

 digitalWrite(redLed, HIGH);

 delay(time2);

 digitalWrite(redLed, LOW);}

 

 if (count == 2)

 {setColor1(0,255,0);  // green

 delay(time1);

 setColor1(0, 0, 0);  // off

 digitalWrite(redLed, HIGH);

 delay(time2);

 digitalWrite(redLed, LOW);}

 

 if (count == 3)

 {setColor1(0,0,255);  // blue

 delay(time1);

 setColor1(0, 0, 0);  // off

 digitalWrite(redLed, HIGH);

 delay(time2);

 digitalWrite(redLed, LOW);}



 count = count + 1;

 if (count > 3) {count = 0;}



//********************* set color for RGB Led 2 and 3 ******************

 if (temp > 32.00)    // *********** Change temperature ( in degree Celcius) to adapt local temp ******

 {setColor2(50, 0, 0);// red

 delay(time1);

 setColor2(0, 0, 0);  // off

 digitalWrite(redLed, HIGH);

 delay(time2);

 digitalWrite(redLed, LOW);}

 else

 if (temp > 30.00)   // *********** Change temperature ( in degree Celcius) to adapt local temp ******

 {setColor2(50, 25, 0);  

 delay(time1);

 setColor2(0, 0, 0);  // off

 digitalWrite(redLed, HIGH);

 delay(time2);

 digitalWrite(redLed, LOW);}

 else

 if (temp > 28.00)   // *********** Change temperature ( in degree Celcius) to adapt local temp ******

 {setColor2(25, 50, 0);

 delay(time1);

 setColor2(0, 0, 0);  // off

 digitalWrite(redLed, HIGH);

 delay(time2);

 digitalWrite(redLed, LOW);}

 else

 if (temp > 26.00)   // *********** Change temperature ( in degree Celcius) to adapt local temp ******

 {setColor2(0, 50, 0);  // green

 delay(time1);

 setColor2(0, 0, 0);  // off

 digitalWrite(redLed, HIGH);

 delay(time2);

 digitalWrite(redLed, LOW);}

 else

 if (temp> 24.00)    // *********** Change temperature ( in degree Celcius) to adapt local temp ******

 {setColor2(0, 50, 25);  //

 delay(time1);

 setColor2(0, 0, 0);  // off  

 digitalWrite(redLed, HIGH);

 delay(time2);

 digitalWrite(redLed, LOW);}

 else

 if (temp > 22.00)    // *********** Change temperature ( in degree Celcius) to adapt local temp ******

 {setColor2(0, 25, 50);  //

 delay(time1);

 setColor2(0, 0, 0);  // off

 digitalWrite(redLed, HIGH);

 delay(time2);

 digitalWrite(redLed, LOW);}

 else

 if(temp <= 22.00)   // *********** Change temperature ( in degree Celcius) to adapt local temp ******

 {setColor2(0 ,0 ,50);  //blue

 delay(time1);

 setColor2(0, 0, 0);  // off

 digitalWrite(redLed, HIGH);

 delay(time2);

 digitalWrite(redLed, LOW);}



//************************* set color for RGB Led 4 and 5  ******************

 if (press > 1020.00)

 {setColor3(50, 0, 0);  // red

 delay(time1);

 setColor3(0, 0, 0);  // off

 digitalWrite(redLed, HIGH);

 delay(time2);

 digitalWrite(redLed, LOW);}

 else

 if (press > 1015.00)

 {setColor3(50, 50, 0);  // yellow

 delay(time1);

 setColor3(0, 0, 0);  // off

 digitalWrite(redLed, HIGH);

 delay(time2);

 digitalWrite(redLed, LOW);}

 else

 if (press > 1010.00)

 {setColor3(0, 50, 0);  // green

 delay(time1);

 setColor3(0, 0, 0);  // off

 digitalWrite(redLed, HIGH);

 delay(time2);

 digitalWrite(redLed, LOW);}

 else

 if (press <= 1010.00)

 {setColor3(0, 0, 50);  // blue

 delay(time1);

 setColor3(0, 0, 0);  // off

 digitalWrite(redLed, HIGH);

 delay(time2);

 digitalWrite(redLed, LOW);}

 

//************************ end of loop *****************************************

}

//******************************** RGB Led 1 *********************************************

void setColor1(int red1, int green1, int blue1)

{

 #ifdef COMMON_ANODE

   red1 = 255 - red1;

   green1 = 255 - green1;

   blue1 = 255 - blue1;

 #endif



 analogWrite(redPin1, red1);

 analogWrite(greenPin1, green1);

 analogWrite(bluePin1, blue1);

}

//*******************************RGB Led 2 **********************************************

void setColor2(int red2, int green2, int blue2)

{

 #ifdef COMMON_ANODE

   red2 = 255 - red2;

   green2 = 255 - green2;

   blue2 = 255 - blue2;

 #endif

 analogWrite(redPin2, red2);

 analogWrite(greenPin2, green2);

 analogWrite(bluePin2, blue2);  



 analogWrite(redPin3, red2);

 analogWrite(greenPin3, green2);

 analogWrite(bluePin3, blue2);  

}

//***************************** RGB Led 3 *************************************************

void setColor3(int red3, int green3, int blue3)

{

 analogWrite(redPin4, red3);

 analogWrite(greenPin4, green3);

 analogWrite(bluePin4, blue3);



 analogWrite(redPin5, red3);

 analogWrite(greenPin5, green3);

 analogWrite(bluePin5, blue3);

}

//***************************** end of program********************************

如果一切正常，請運行該程序。運行結果應該與上面視頻中展示的情況類似。上述視頻演示了電子圣誕樹的工作原理。如果利用吹風機將溫度升高，那么RGB LED 2和RGB LED 3的顏色會從綠色變成紅色；當溫度恢復正常時，LED燈的顏色會變回綠色。

我希望您能喜歡這個項目！祝大家圣誕快樂，新年快樂！

圖18 最終的圣誕樹（前視圖）

圖19 完成的圣誕樹（側(cè)視圖）

Purnomo Nuhalim

來自墨爾本的Purnomo是一名退休人員，也是電子發(fā)燒友。目前，他正使用Arduino和Raspberry Pi從事各種開放式硬件項目的研發(fā)。除了電子學，他還對航空建模和天文學充滿熱情。

審核編輯黃宇