实验十插件RGB模块调节LED颜色#

🌟 项目简介#

本实验将使用 Raspberry Pi Pico 控制一个共阴极 RGB LED 模块，通过调节红（R）、绿（G）、蓝（B）三色LED的亮度比例，混合出丰富多彩的灯光效果。我们将分两步完成：先用最基础的“亮/灭”方式让RGB灯轮流显示红、绿、蓝；再进阶使用 PWM（脉宽调制）技术，实现平滑、细腻的多色渐变控制——比如橙色、紫色、青色等真实色彩。

⚙️ 工作原理#

RGB LED 由三个独立的小LED组成：红色、绿色和蓝色。它们像画家的三原色一样，按不同强度混合就能产生几乎任何颜色。

共阴极（Common Cathode）：模块上有一个公共接地脚（GND），其余 R、G、B 三脚分别接单片机的输出引脚。当某一脚输出高电平（3.3V），对应颜色LED就会点亮；输出低电平（0V）则熄灭。
PWM 是什么？
单片机的普通引脚只能输出“开”（3.3V）或“关”（0V）两种状态，但人眼有视觉暂留效应——就像电影每秒播放24帧画面，看起来就是连续的。PWM 就是利用这个原理：快速地在“开”和“关”之间切换，通过改变“开”的时间占比（叫占空比），让人眼感知到不同的亮度。
- 占空比 100% → 全亮（3.3V）
- 占空比 50% → 半亮（平均电压约1.65V）
- 占空比 0% → 全灭（0V）
  MicroPython 中使用 duty_u16() 设置占空比，数值范围是 0 ~ 65535（即 16 位精度），数值越大，对应颜色越亮。

✅ 小贴士：本实验模块为共阴极，所以 R/G/B 引脚需接 Pico 的 GPIO 输出口，公共脚接 GND。如果是共阳极模块，则公共脚要接 VCC，R/G/B 接输出口并取反控制——本套件无需担心，直接按图接线即可！

🧰 所需材料#


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杜邦线（公对母）×4	MicroUSB数据线 ×1

🔌 接线图#

✅ 正确接线说明（请务必对照图检查）：

RGB模块的 R 脚 → Pico GP9（物理引脚 12）
RGB模块的 G 脚 → Pico GP10（物理引脚 14）
RGB模块的 B 脚 → Pico GP11（物理引脚 15）
RGB模块的 “-” 或 “GND” 脚 → Pico GND（任一标 GND 的引脚，如引脚 3 或 8）

⚠️ 注意：模块上有丝印标注 R/G/B/-，请勿接反！若接错可能导致LED不亮或颜色异常。

💻 示例代码#

▶️ 代码1：基础三色循环（亮/灭控制）#

# * Keyes Starter Kit for Raspberry Pi Pico
# * lesson 10.1
# * RGB - 基础三色闪烁（红→绿→蓝）

from machine import Pin
from time import sleep

# 定义红、绿、蓝LED对应的引脚（GP9/GP10/GP11）
red = Pin(9, Pin.OUT)
green = Pin(10, Pin.OUT)
blue = Pin(11, Pin.OUT)

while True:
    # 红色亮，绿蓝灭
    red.value(1)
    green.value(0)
    blue.value(0)
    sleep(1)

    # 绿色亮，红蓝灭
    red.value(0)
    green.value(1)
    blue.value(0)
    sleep(1)

    # 蓝色亮，红绿灭
    red.value(0)
    green.value(0)
    blue.value(1)
    sleep(1)

▶️ 代码2：PWM多色渐变（推荐使用）#

# * Keyes Starter Kit for Raspberry Pi Pico
# * lesson 10.2
# * RGB - PWM调光实现多种颜色

from machine import Pin, PWM
from time import sleep

# 创建PWM对象，分别控制红、绿、蓝LED
pwm_r = PWM(Pin(9))
pwm_g = PWM(Pin(10))
pwm_b = PWM(Pin(11))

# 设置PWM频率为1000Hz（人眼无频闪感，且Pico支持）
pwm_r.freq(1000)
pwm_g.freq(1000)
pwm_b.freq(1000)

# 自定义函数：一键设置RGB亮度（0~65535）
def light(red_val, green_val, blue_val):
    pwm_r.duty_u16(red_val)
    pwm_g.duty_u16(green_val)
    pwm_b.duty_u16(blue_val)

# 循环显示7种常用颜色（每种停留1秒）
while True:
    light(65535, 0, 0)        # 红色（R最大，G/B为0）
    sleep(1)
    light(65535, 25088, 0)   # 橙色（R全亮 + G中等）
    sleep(1)
    light(65535, 65535, 0)   # 黄色（R+G全亮）
    sleep(1)
    light(0, 65535, 0)       # 绿色
    sleep(1)
    light(0, 0, 65535)       # 蓝色
    sleep(1)
    light(0, 65535, 65535)   # 青色（G+B全亮）
    sleep(1)
    light(41216, 8448, 61696)# 紫色（R中等 + B强 + G弱）
    sleep(1)

📝 代码解析#

🔹 为什么代码1只能显示红/绿/蓝？
因为它是“全亮”或“全灭”，没有中间亮度。每个LED只有“开”或“关”两种状态，无法混合出橙、紫等过渡色。

🔹 代码2的核心升级在哪？

使用 PWM(Pin(x)) 创建可调亮度的输出通道；
duty_u16(value) 中的 value 表示占空比强度：
- 0 = 完全不亮
- 65535 = 最大亮度（100%）
- 32768 ≈ 50%亮度（半亮）
例如橙色：红色全亮（65535），绿色设为约 38.3%（25088 ÷ 65535 ≈ 0.383），蓝色为0 → 视觉上就是温暖的橙光。

🔹 关于颜色值换算小技巧：
表格中常见的 RGB 值是 0~255（8位），而 MicroPython 的 duty_u16() 是 0~65535（16位）。
✅ 换算公式：16位值 = 8位值 × 256
例如：黄色标准值 (255, 255, 0) → (255×256, 255×256, 0) = (65535, 65535, 0)

🌈 实验现象#

运行 代码1：RGB LED 会严格按「红→绿→蓝→红…」顺序，每种颜色亮1秒，循环不停。
运行 代码2：LED 将依次显示：
🔴 红 → 🟠 橙 → 🟡 黄 → 🟢 绿 → 🔵 蓝 → 🌊 青 → 🟣 紫
每种颜色持续1秒，过渡自然、色彩饱满，明显区别于代码1的“硬切换”。

⚠️ 注意事项#

务必确认模块类型：本实验使用的是共阴极（Common Cathode）RGB模块，GND 脚必须接 Pico 的 GND；若误接成共阳极接法（VCC供电），LED将不工作甚至损坏。
引脚别接错：R→GP9、G→GP10、B→GP11 是固定搭配，请严格对照接线图。
避免短路：接线前断开 USB；插拔时轻拿轻放，防止杜邦线金属头同时触碰多个引脚。
首次运行无反应？
- 检查 USB 是否连接成功（Pico 板载 LED 应微亮）；
- 检查 Thonny 是否选对端口（Port）和解释器（Interpreter → MicroPython (Raspberry Pi Pico)）；
- 检查代码是否完整复制，尤其注意英文标点（如冒号 :、括号 ()）不可用中文符号替代。
颜色偏暗/发白？
- 可能是模块为共阳极（本套件不是）；
- 或某一路接线松动/接触不良；
- 或 duty_u16() 值过小（如误写成 duty_u16(255)，实际应为 255*256=65280）。

🧠 扩展思维#

在本课 LED 闪烁的基础上，如果想让它渐亮渐暗（呼吸灯效果），该怎样修改代码2中的 light() 函数和主循环？

0_LPC1768_PWM

实验十 插件RGB模块调节LED颜色

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