Thực hành Arduino #1: Lập Trình Điều Khiển Đèn LED Với Arduino

Đèn LED (Light-Emmiting Diode) hay còn gọi đi-ốt phát sáng là một linh kiện được sử dụng rất phổ biến bởi vì giá thành rẻ và cách sử dụng đơn giản. Với những bạn mới tiếp cận Arduino, mắc đèn LED đúng cách và làm chúng phát sáng có thể xem như một trong những thao tác cơ bản.

Giới thiệu

Đèn LED (Light-Emmiting Diode) hay còn gọi đi-ốt phát sáng là một linh kiện được sử dụng rất phổ biến bởi vì giá thành rẻ và cách sử dụng đơn giản. Đèn LED ngoài dạng thông thường - các đèn LED riêng lẻ, mỗi đèn phát sáng một màu xác định - còn có rất nhiều biến thể của nó. Có thể kể đến một số loại như: LED dây, LED 7 đoạn, ma trận LED .... Trong giới hạn bài viết này, ta sẽ cùng tìm hiểu cấu tạo của một đèn LED thông thường, cách sử dụng và các lưu ý cần thiết trước khi nối đèn LED với thiết bị.

Tiền đề bài viết

Bài viết nằm trong chương trình Tự Học Arduino.

Đối tượng hướng đến

Chương trình này hướng đến các bạn ĐANG LÀM QUEN với việc lập trình Arduino.
Bạn đọc có thể tham khảo các bài viết khác về Arduino trong Chuyên Mục Arduino.

Cấu tạo đèn LED

Không như điện trở, đèn LED là một linh kiện điện tử có phân cực - trong đó anode là cực dương (+) và cathode (-) là cực âm. Và người ta quy định rằng chân dài hơn của đèn LED là cực dương (+) và chân ngắn hơn là cực âm (-).

Trong trường hợp 2 chân bằng nhau, ta có thể xem ở bên trong đèn. Đầu nhỏ (bên trái của hình trên) chính là cực dương và đầu lớn hơn là cực âm của đèn. Vì vậy, khi nối đèn LED vào mạch, ta cần phải nối chính các các cực tương ứng.
Ngoài ra, mỗi loại đèn LED còn hoạt động ở một hiệu điện thế khác nhau. Thông thường, với loại đèn LED siêu sáng thì hiệu điện thế hoạt động phổ biến của chúng nằm trong dải từ 1.7V đến 3.3V. Mà theo lý thuyết, mạch Arduino sẽ cấp nguồn ra ở mức hiệu điện thế là 5V. Do đó, ta phải mắc thêm một điện trở để giảm hiệu điện thế xuống nhắm tránh gây hư hỏng linh kiện.
Giả định đèn LED của ta chịu được hiệu điện thế tối đa là 1.7V, trở kháng của điện trở mắc vào được tính theo công thức sau:

R = (V_s − V_f) ÷ I

Trong đó

R: trở kháng của điện trở mắc vào
V_s (supply voltage): hiệu điện thế nguồn cấp cho đèn LED, cũng chính là nguồn cấp từ Arduino - 5V
V_f (forward voltage): hiệu điện thế mà đèn LED cần sử dụng
I: cường độ dòng điện qua đèn LED - với Arduino sẽ là 10mA.

Dựa theo công thức trên, ta có thể dễ dàng tính ra được trở kháng của điện trở trong trường hợp này là 330 Ω. Tuy nhiên, đây là ngưỡng mà đèn LED của chúng ta có thể chịu được. Vì lẽ đó, để an toàn cho mạch, ta nên sử dụng một điện trở lớn hơn, trong trường hợp này ở mức 560 Ω là hợp lý.
Trong lược đồ thiết kế mạch, đèn LED được biểu diễn bằng ký hiệu:

Sử dụng đèn LED

Phần này ta sẽ tiến hành mắc đèn LED vào mạch. Các linh kiện cần có bao gồm:

1 x Arduino Uno R3
1 x LED siêu sáng bất kì
1 x Điện trở 560 Ω
1 x Breadboard
Dây cắm các loại

Nối mạch

Với các linh kiện này, ta nối mạch theo sơ đồ như sau:

Lập trình điều khiển

Và ta mở Arduino IDE lên, nạp đoạn code có nội dung như sau:


void setup() {
  pinMode(7, OUTPUT);
}
 
void loop() {
  digitalWrite(7, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(7, LOW);
  delay(1000);
}

Đoạn code trên bao gồm 2 hàm setup() - chạy một lần khi cấp điện cho Arduino và hàm loop() - được gọi liên tục lặp đi lặp lại trong suốt thời gian hoạt động của Arduino.

Hàm setup()

Dòng 2: chỉ định cho Arduino biết ta sẽ xuất sử dụng pin 7 để xuất tín hiệu điện

Hàm loop()

Dòng 6: yêu cầu Arduino xuất tín hiệu điện - tương ứng với bật đèn LED.
Dòng 9 - 11: Arduino sẽ dừng lại chờ trong thời gian 1000ms - tương ứng với 1 giây.
Dòng 10: yêu cầu Arduino ngắt tín hiệu điện - tương ứng với tắt đèn LED.
Cuối cùng, ta nạp code lên Arduino thông qua IDE, sử dụng menu Sketch > Upload (Ctrl + U) hay icon tại giao diện.

ss_5

CÔNG VIỆC CỦA CHÚNG TÔI