实验十 插件RGB模块调节LED颜色

实验说明

在这个套件中，有一个Keyes DIY电子积木 共阴RGB模块，它采用F10-全彩RGB雾状共阴LED元件。控制时，我们需要将模块R G B连接单片机PWM口，剩下那个管脚接GND（共阳RGB的话剩下那个管脚接VCC）。

实验中，我们通过测试代码，控制RGB模块显示几个常见的颜色。

实验原理

那么什么是PWM呢？PWM是使用数字手段来控制模拟输出的一种手段。使用数字控制产生占空比不同的方波（一个不停在高电平与低电平之间切换的信号)来控制模拟输出。一般来说端口的输入电压只有两个0V与3.3V，也就是低电平和高电平。如果想要改变灯的亮度怎么办呢个？有同学说串联电阻，对，这个方法是正确的。但是，如果想要得到不同的亮度，且在不同亮度之间来回变动怎么办呢？不可能不停地切换电阻吧。这种情况下就需要使用PWM了，那它是怎么控制的呢？

数字端口电压输出只有LOW与HIGH两个，对应的就是0V与3.3V的电压输出，可以把LOW定义为0，HIGH定义为1，1秒内让单片机输出500个0或者1的信号。如果这500个全部为1，那就是完整的3.3V，如果全部为0，那就是0V。如果010101010101这样输出，刚好一半，端口输出的平均电压就为1.65V了。这个和放映电影是一个道理，咱们所看的电影并不是完全连续的，它其实是每秒输出25张图片。在这种情况下，人的肉眼是分辨不出来的，看上去就是连续的了。PWM也是同样的道理，如果想要不同的电压，就控制0与1的输出比例控制就可以了。当然这和真实的连续输出还是有差别的，单位时间内输出的0,1信号越多，控制的就越精确。

那么我们这个实验就是要通过调节3个PWM值，控制LED元件显示红光、绿光和蓝光的比例，从而控制RGB模块上LED显示不同颜色灯光。当设置的PWM值越大，对应显示的颜色比例越重。理论上来说，通过调节这3中颜色光的混合比例，可以模拟出所有颜色的灯光。

实验器材

Raspberry Pi Pico板*1	Raspberry Pi Pico扩展板*1	keyes DIY电子积木 共阴RGB模块*1	防反插4Pin*1	MicroUSB线*1

接线图

测试代码

代码1：

/* 

 * Keyes Starter Kit for Raspberry Pi Pico

 * lesson 10.1

 * rgb_1

*/

int redPin = 9; //定义红色接GP9

int greenPin = 10; //定义绿色接GP10

int bluePin = 11; //定义蓝色接GP11

void setup(){

 //输出口都设置为输出模式

 pinMode(redPin, OUTPUT);

 pinMode(greenPin, OUTPUT);

 pinMode(bluePin, OUTPUT);

}

 

void loop(){

 //红色

 digitalWrite(redPin,HIGH);

 digitalWrite(greenPin,LOW);

 digitalWrite(bluePin,LOW);

 delay(1000);

 //绿色

 digitalWrite(redPin,LOW);

 digitalWrite(greenPin,HIGH);

 digitalWrite(bluePin,LOW);

 delay(1000);

 //蓝色

 digitalWrite(redPin,LOW);

 digitalWrite(greenPin,LOW);

 digitalWrite(bluePin,HIGH);

 delay(1000);

 

}

代码2：

/* 

 * Keyes Starter Kit for Raspberry Pi Pico

 * lesson 10.2

 * rgb_2

*/

int redPin = 9; //定义红色接GP9

int greenPin = 10; //定义绿色接GP10

int bluePin = 11; //定义蓝色接GP11

void setup() {

 pinMode(redPin, OUTPUT);

 pinMode(greenPin, OUTPUT);

 pinMode(bluePin, OUTPUT);

}

void loop() {

 //红色(255, 0, 0)

 analogWrite(9, 255);

 analogWrite(10, 0);

 analogWrite(11, 0);

 delay(1000);

 //橙色(255, 97, 0)

 analogWrite(9, 255);

 analogWrite(10, 97);

 analogWrite(11, 0);

 delay(1000);

 //黄色(255, 255, 0)

 analogWrite(9, 255);

 analogWrite(10, 255);

 analogWrite(11, 0);

 delay(1000);

 //绿色(0, 255, 0)

 analogWrite(9, 0);

 analogWrite(10, 255);

 analogWrite(11, 0);

 delay(1000);

 //蓝色(0, 0, 255)

 analogWrite(9, 0);

 analogWrite(10, 0);

 analogWrite(11, 255);

 delay(1000);

 //青色(0, 255, 255)

 analogWrite(9, 0);

 analogWrite(10, 255);

 analogWrite(11, 255);

 delay(1000);

 //紫色(160, 32, 240)

 analogWrite(9, 160);

 analogWrite(10, 32);

 analogWrite(11, 240);

 delay(1000);

 

}

代码说明

代码1说明：

1. 代码1中，R G B代表控制模块上 LED对应的红绿蓝3种颜色对应的端口，根据接线图我们接到了GP9 GP10 GP11，设置为9 10 11，后面设置对应高低，设置GRB LED中红绿蓝3个灯是否会亮，设置为高（对应数字口为高电平），对应的颜色就亮。

2. 现在观察代码，这个代码非常简单，只是简单的控制模块上RGB LED显示红色1秒、

绿色1秒、蓝色1秒，循环交替。

代码2说明：

1.代码2中，我们使用到了PWM输出，根据接线图我们接到了GP9 GP10 GP11，设置为9 10 11。后面设置数据代表设置模块上LED 红绿蓝颜色的比例，设置的数据越大（对应的PWM值越大），设置该颜色的比例越大。(注意：pico的PWM输出正常为0~65535，这里我们使用arduino IDE调到了0~255)。

2.实验中我们通过设置对应数值，调节RGB LED上红绿蓝颜色比例，从而控制RGB LED显示对应颜色。所以理论上来说可以设置的颜色有256256256种（详细可参考下面常用RGB颜色表）。

常用RGB颜色表

	R	G	B		R	G	B		R	G	B
黑色	0	0	0	黄色	255	255	0	浅灰蓝色	176	224	230
象牙黑	41	36	33	香蕉色	227	207	87	品蓝	65	105	225
灰色	192	192	192	镉黄	255	153	18	石板蓝	106	90	205
冷灰	128	138	135	dougello	235	124	85	天蓝	135	206	235
石板灰	112	128	105	forum gold	255	227	132
暖灰色	128	128	105	金黄色	255	215	0	青色	0	255	255
				黄花色	218	165	105	绿土	56	94	15
白色	255	255	255	瓜色	227	168	105	靛青	8	46	84
古董白	250	235	215	橙色	255	97	0	碧绿色	127	255	212
天蓝色	240	255	255	镉橙	255	97	3	青绿色	64	224	208
白烟	245	245	245	胡萝卜色	237	145	33	绿色	0	255	0
白杏仁	255	235	205	桔黄	255	128	0	黄绿色	127	255	0
cornsilk	255	248	220	淡黄色	245	222	179	钴绿色	61	145	64
蛋壳色	252	230	201					翠绿色	0	201	87
花白	255	250	240	棕色	128	24	24	森林绿	34	139	34
gainsboro	220	220	220	米色	163	148	128	草地绿	124	252	0
ghostWhite	248	248	255	锻浓黄土色	138	54	15	酸橙绿	50	205	50
蜜露橙	240	255	240	锻棕土色	135	51	36	薄荷色	189	252	201
象牙白	250	255	240	巧克力色	210	105	30	草绿色	107	124	35
亚麻色	250	240	230	肉色	255	125	64	暗绿色	48	128	20
navajoWhite	255	222	173	黄褐色	240	230	140	海绿色	46	139	87
old lace	253	245	230	玫瑰红	188	143	143	嫩绿色	0	255	127
海贝壳色	255	245	238	肖贡土色	199	97	20
雪白	255	250	250	标土棕	115	74	18	紫色	160	32	240
				乌贼墨棕	94	38	18	紫罗蓝色	138	43	226
红色	255	0	0	赫色	160	82	45	jasoa	160	102	211
砖红	156	102	31	马棕色	139	69	19	湖紫色	153	51	250
镉红	227	23	13	沙棕色	244	164	96	淡紫色	218	112	214
珊瑚色	255	127	80	棕褐色	210	180	140	梅红色	221	160	221
耐火砖红	178	34	34
印度红	176	23	31	蓝色	0	0	255
栗色	176	48	96	钴色	61	89	171
粉红	255	192	203	dodger blue	30	144	255
草莓色	135	38	87	jackie blue	11	23	70
橙红色	250	128	114	锰蓝	3	168	158
蕃茄红	255	99	71	深蓝色	25	25	112
桔红	255	69	0	孔雀蓝	51	161	201
深红色	255	0	255	土耳其玉色	0	199	140

测试结果

上传测试代码1成功，上电后，模块上RGB LED循环显示红绿蓝3种颜色，间隔时间为1秒。上传测试代码2成功，上电后，模块上RGB LED显示红橙黄绿蓝青紫白7种颜色，循环不止，间隔时间为1秒。