Arduino - LED 条形图

Arduino 项目：电位器控制的 LED 条形图

这个项目演示了物理计算中一个强大且常见的模式：读取模拟传感器并使用一系列数字输出将其值可视化。我们将构建一个 LED 条形图，它能实时响应电位器的转动。

所需组件

1 × Arduino Uno R3 或兼容板
1 × 面包板
1 × 10kΩ 电位器（可变电阻）
8 × LED（任意颜色）
8 × 220Ω 电阻（用于限流）
跳线

电路连接

按照以下说明，仔细将组件连接到面包板上。每个 LED 都必须串联一个电阻以防止损坏。

1. 电位器：

将其中一个外侧引脚连接到 Arduino 的 GND 引脚。
将另一个外侧引脚连接到 Arduino 的 5V 引脚。
将中间引脚（滑动端）连接到 Arduino 的模拟引脚 A0。

2. LED：

对于 8 个 LED 中的每一个，将其阴极（短引脚）连接到面包板的接地轨道（该轨道应连接到 Arduino 的 GND 引脚）。
将第一个 LED 的阳极（长引脚）连接到一个 220Ω 电阻的一端。将该电阻的另一端连接到数字引脚 2。
对其余 7 个 LED 重复此操作，通过各自的电阻将它们分别连接到引脚 3、4、5、6、7、8 和 9。

Sketch 代码

将以下代码输入到 Arduino IDE 或您首选的编辑器中。此代码设计为易于阅读和调整。

/*
  LED 条形图控制器

  这个 sketch 从电位器读取模拟值，并以条形图的方式点亮相应数量的 LED。

  它演示了数组、for 循环、模拟输入和值映射。
*/

// --- 配置常量 ---
const int analogSensorPin = A0; // 连接到电位器滑动端的引脚
const int ledCount = 8;         // 条形图中的 LED 总数

// 用于存储每个 LED 引脚号的数组。这使得代码具有可扩展性。
const int ledPins[ledCount] = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};


// --- setup 函数（运行一次） ---
void setup() {
  // 使用 for 循环遍历我们的 LED 引脚数组
  // 并将每个引脚设置为输出模式。
  for (int i = 0; i < ledCount; i++) {
    pinMode(ledPins[i], OUTPUT);
  }
  // 可选：启动串口通信用于调试
  Serial.begin(9600);
}


// --- loop 函数（重复运行） ---
void loop() {
  // 1. 从电位器读取原始传感器值（0-1023）
  int sensorReading = analogRead(analogSensorPin);

  // 2. 将传感器的 10 位范围（0-1023）映射到 LED 数量（0-8）。
  // map() 函数能很好地处理这种转换。
  int ledsToLight = map(sensorReading, 0, 1023, 0, ledCount);

  // 可选：将值打印到串口监视器，用于调试和理解
  Serial.print("Sensor: ");
  Serial.print(sensorReading);
  Serial.print("\t -> LEDs to light: ");
  Serial.println(ledsToLight);

  // 3. 循环遍历 LED 并打开或关闭它们。
  for (int i = 0; i < ledCount; i++) {
    // 如果索引 'i' 小于我们想要点亮的 LED 数量，
    // 则打开此 LED。
    if (i < ledsToLight) {
      digitalWrite(ledPins[i], HIGH);
    } else {
      // 否则，关闭它。
      digitalWrite(ledPins[i], LOW);
    }
  }

  delay(10); // 少量延迟以保持稳定性
}

工作原理

该 sketch 的逻辑很简单：

读取传感器：在每次循环中，analogRead() 从电位器获取一个 0 到 1023 的值。
映射值：map() 函数是关键。它将传感器的宽范围（0-1023）按比例转换为我们较小的输出范围（0-8，即 LED 的数量）。这告诉我们应该点亮多少个 LED。
更新显示：一个 for 循环有效地遍历所有 LED。if 语句根据映射后的值检查特定 LED 是否应该亮起或熄灭，digitalWrite() 相应地设置其状态。

结果与扩展思路

当您上传 sketch 并转动电位器时，您应该看到点亮的 LED 数量发生变化，形成平滑的条形图效果。在此基础上，您可以：

使用不同的传感器：将电位器替换为光敏电阻（用于测量光线）或温度传感器。
改变显示样式：不使用条形图，而是只点亮一个 LED 来指示级别。
添加 PWM 渐变：修改代码，使用 analogWrite() 使条形图中的最后一个活动 LED 平滑渐变，而不是简单地打开或关闭。