用ROHM传感器套件制作Arduino LED圣诞树

这篇文章来源于DevicePlus.com英语网站的翻译稿。

在此项目中，我们将利用Arduino Mega和RGB LED制作一颗小型LED Arduino亚克力（丙烯酸树脂）圣诞树。我们将利用ROHM温度传感器和气压传感器来更改LED的颜色。程序的构建和编码都很简单。用这棵LED圣诞树装饰您的房间将非常有趣！

我的上一篇文章介绍了如何设置传感器开发板以及如何连接Arduino。如果您还没看过该文，请点击ROHM传感器评估套件概述!

该圣诞树可以实现以下功能：

星形RGB LED交替改变颜色（循环显示）。

两个RGB LED（左上和右上）将根据局部温度（示例程序中的温度范围为22到32摄氏度之间）改变颜色。

两个RGB LED（左下方和右下方）将根据本地气压的变化而改变自身的颜色（示例程序中的气压范围为1010至1020 hPa之间）。

硬件

Arduino Mega 2560

RGB LEDs (5x)

红色 LEDs (5x)

Arduino ROHM 传感器开发板

ROHM 温度传感器 (BD1020HFV)

ROHM 压力传感器 (BM1383GLV)

接插线

195 x 195 x 3mm 亚克力板

M3 尼龙六角垫柱

电阻 (39 欧姆)

软件

Arduino IDE

ROHM 温度传感器库 (https://micro.rohm.com/en/download_support/sensor_module/kiyaku.php?file=data/software/BD1020HFV.zip)

ROHM 气压传感器库 (https://micro.rohm.com/en/download_support/sensor_module/kiyaku.php?file=data/software/BM1383GLV.zip)

工具

迷你钢锯

Dremel 电动工具

电烙铁

图1 Arduino Mega 2650（左），ROHM Arduino开发板（右），ROHM传感器（上）

图2 共阴极(-)RGB LED（左），共阳极(+)RGB LED（右）

图3 接插线

图4 12V电源

用亚克力制作树的骨架

首先，让我们使用亚克力制作圣诞树的骨架。在一张适当大小的纸上画一颗树，并将纸盖在亚克力板上，然后用小钢锯根据纸上的图形将亚克力板切割成树的样子（图5）。然后，根据以下需要安装的器件，在骨架上钻出足够数量和尺寸的孔：

Arduino Mega （3个 或 4个）

RGB LED的连接电缆（5个）

红色LED（2×5）

利用剩余的亚克力板切割出一个小的星形（图6），然后将其粘到圣诞树顶部（用CA胶或强力粘胶）。

图5 亚克力板制作的圣诞树骨架

安装LED和接插线

将红色LED插入圣诞树的钻孔内，注意所有红色LED应该并联连接，然后焊接连线。所有阳极（+）和阴极（-）分别连接在一起，请务必确保所有LED的位置正确，将39欧姆电阻串行焊接到红色LED的阴极（-）。还要焊接2个连接器：红色接头应连至Arduino的24脚，棕色接头应连至Arduino的GND脚。

RGB LED有两种类型：共阴极（-）RGB LED，如图2（左）所示；共阳极（+）RGB LED，如图2（右）所示。两者都可以在该项目中使用。两者的唯一区别是：对于共阴极LED，您需要将（-）引脚连接到地（GND）；对于共阳极LED，您需要将（+）引脚连接到5V。

为了说明如何使用这两种类型的RGB LED，我们将使用3个共阳极RGB LED（RGB LED1、RGB LED2和RGB LED3）和2个共阴极RGB LED（RGB LED4和RGB LED5）。用双面胶将5个RGB LED粘贴到圣诞树，请参见图6。

图6 安装RGBLED、红色LED和接插线的圣诞树

具体安装情况请参见图7（背面）。最后，焊接LED、导线和电阻之间的所有连接。

图7 背面

安装RGB接插线

接下来，在每个RGB LED上连接三根接插线，R、G、B引脚各连接一根。这些接插线与Arduino Mega引脚的连接请参考图8：

图8安装接插线的RGB LED

将3条并行线连接到RGB LED 1（+）、RGB LED 2（+）和RGB LED 3（+），线的另一端连至Arduino的5V引脚。

将2条并行线连接至RGB LED 4（-）和RGB LED 5（-），线的另一端连接至Arduino的GND引脚。

图9 所有LED和接插线都已安装

安装Arduino和传感器

如下图所示，将3个六角螺柱安装到Arduino Mega上：

图10 装有六角螺柱的Arduino Mega

将ROHM开发板连接到Arduino Mega的顶部（确保引脚对齐），然后将ROHM温度传感器插到Analog 2接口，并将ROHM气压传感器插到ROHM开发板板上的I2C接口。

图11 顶部装有ROHM传感器开发板以及两个传感器的Arduino Mega

气压传感器可以使用1.8V或3V，而温度传感器只能使用3V或5V。因此，我们必须用跳线将电压设置为3V（图12）。

有关ROHM传感器的更多信息，请参阅ROHM传感器评估套件概述！

图12 用跳线选择3V

还记得我们为Mega钻的安装孔吗？请用三颗螺钉将Mega和ROHM传感器开发板安装到圣诞树上。

图13 安装在圣诞树上的Arduino Mega和ROHM开发板

现在，将RGB LED的三根接插线连至Arduino的对应引脚。连接线序请参考下表和图8。下文的程序将使用以下引脚，因此请确保引脚的连接与下表匹配。

RGB LED接线与Arduino引脚的连接关系：

Connection to Arduino	RGB R- Pin	RGB G- Pin	RGB B- Pin
RGB Led 1	Arduino Pin 36	Arduino Pin 34	Arduino Pin 38
RGB Led 2	Arduino Pin 3	Arduino Pin 4	Arduino Pin 2
RGB Led 3	Arduino Pin 6	Arduino Pin 5	Arduino Pin 7
RGB Led 4	Arduino Pin 9	Arduino Pin 8	Arduino Pin 10
RGB Led 5	Arduino Pin 12	Arduino Pin 13	Arduino Pin 11

图14 将RGB LED的接插线连至Arduino

然后将从RGB LED(+)引出的3条并行线连接到5V，将从RGB LED(-)引出的2条并行线连接到GND。

将从红色LED(-)引出的线缆连至Arduino的另一个GND引脚，再把从红色LED(+)引出的线缆连至引脚24。

图15 将其他线缆连至Arduino

图16 连线局部放大图

固定底座，让圣诞树能够独立站立。现在，圣诞树制作完成！图17显示了所有组件组装完成的样子：

图17 完成的圣诞树

编写程序测试传感器

现在，我们用以下程序测试项目所使用的传感器。该程序是根据ROHM的两个示例程序开发的。其基本概念就是从传感器读取数据并将其打印到串行监视器中。

首先，请从以下网站下载两个库（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，将它们与之前已安装的其他库一起复制到Arduino库中。接下来，复制以下程序并将其上传到Arduino开发板。不要忘记在工具/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***************

}

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

 

如果程序正确运行，打开串行监视器，您会看到与下图类似的结果：

上传最终程序

现在我们可以测试最终程序了。该程序会执行以下步骤：

读取气压和温度传感器的数值。

根据计数器的值设置RGB LED 1的颜色（即，每个循环计数器加1，如果值> 3，则将计数器重置为0）。

根据温度读数设置RGB LED 2和RGB LED 3的颜色。

根据气压读数为RGB LED 4和RGB LED 5设置颜色。

接下来，请将以下程序复制到Arduino IDE中，然后根据当地环境更改温度和大气压力的数值。

最后，根据表1和图8，再次检查引脚分配是否匹配。

一切正确后，请将程序上传到开发板上。

 

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

#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，请运行该程序。运行结果应该与上面视频中展示的情况类似。上述视频演示了电子圣诞树的工作原理。如果利用吹风机将温度升高，那么RGB LED 2和RGB LED 3的颜色会从绿色变成红色；当温度恢复正常时，LED灯的颜色会变回绿色。

我希望您能喜欢这个项目！祝大家圣诞快乐，新年快乐！

图18 最终的圣诞树（前视图）

图19 完成的圣诞树（侧视图）

Purnomo Nuhalim

来自墨尔本的Purnomo是一名退休人员，也是电子发烧友。目前，他正使用Arduino和Raspberry Pi从事各种开放式硬件项目的研发。除了电子学，他还对航空建模和天文学充满热情。

审核编辑 黄宇