第98-5課：用Arduino撳掣嗰陣整暗啲燈光

第98-5課：用Arduino撳掣嗰陣整暗啲燈光

喺呢一課入面，你會整一個可以按指令淡出嘅燈：撳一下按鈕，LED就會由最光開始，然後平滑咁變暗到熄。呢個係Arduino其中一個最有用嘅初學者範式，因為佢結合咗數位輸入（按鈕）同PWM類比輸出（LED光暗），而且會教你點樣控制變化嘅速率同平滑度，而唔係淨係開同閂。

按需要淡出喺真實產品入面周圍都見到。以下係幾個你可以點樣運用喺呢度學到嘅嘢嘅實際方法：

• 柔和熄滅指示燈 — 唔係盞燈啪一聲熄咗，而係撳一下按鈕就慢慢變暗，喺電器同3D打印外殼上面睇落高級好多。
• 睡眠／待機模式 — 撳一下按鈕，一個光亮嘅狀態LED就會淡出到黑，咁夜晚就唔會騷擾你，而電路仍然通電。
• 「淡出到黑」舞台或模型燈光 — 一個按鈕就可以令LED燈帶或者燈板平滑變暗，而唔係突然熄滅。
• 慳電反饋 — 撳一下瞬時按鈕會畀你一個光亮嘅確認閃光，然後淡走，所以LED只會喺短時間內全亮。
• 互動藝術同道具 — 一個由觸摸觸發嘅「呼氣」效果，非常適合cosplay、情景模型或者博物館展品。

核心概念好簡單：按鈕話畀Arduino知「而家開始淡出」，然後Arduino就會將LED光暗由255（全光）一步一步咁降到0（熄）。因為啲步驟好細而且發生得好快，你隻眼會見到平滑嘅淡出，而唔係跳變。

如果你以前從未試過令LED淡出，底層嘅亮度控制喺第98-4課：用Arduino令LED燈淡出：亮度控制入面有講。呢一課直接建基喺嗰個基礎上面，加一個按鈕做觸發。

硬件同組件

呢個係一個成本好低嘅製作 — 呢度所有嘢都係標準入門套件材料：

• Arduino板（Uno、Nano、Mega，或者任何兼容板）
• 一個LED（5 mm或者3 mm，任何顏色）
• 一個按鈕開關（瞬時、4腳輕觸式都幾好）
• 一個俾LED用嘅電阻 — 由200 Ω到1000 Ω都得（經典嘅220 Ω或者330 Ω就最啱）
• 麵包板同杜邦跳線
• 用嚟編程嘅USB線（如果你想佢唔使插線咁行，就要電池或者5 V適配器）

關於LED電阻嘅快速提示：一個LED需要大約2 V跨過佢，同大約10 mA電流。用5 V供電，電阻就要降壓剩低嘅3 V，所以歐姆定律得出大約300 Ω。由300 Ω到1000 Ω都冇問題 — 數值越高，LED就越暗。用電阻唔係可選嘅；冇佢，LED就會扯太多電流然後燒咗。

接線指南

接線係刻意做到最精簡。LED嘅陽極（長腳）經電阻駁去數位腳3，而佢嘅陰極（短腳，外殼有平邊嗰邊）就去地。按鈕就駁喺數位腳2同地之間 — 唔需要外部上拉電阻，因為程式碼會啟用Arduino嘅內部上拉。

留意LED嘅極性：膠殼嘅平邊同短腳係陰極（負極）。如果你掉轉插，LED就唔會著 — 唔會整壞，反轉佢就得。

至於按鈕，如果你用4腳輕觸開關，記住啲腳係內部成對嘅：四隻腳入面有兩隻係永遠連埋一齊。用萬用錶嘅通斷模式搵一對撳落去會響嘅，然後每邊用一隻腳。一邊駁去腳2，另一邊去地。

程式碼解釋

呢個程式好短，而幾乎所有你可能想改嘅嘢都喺頂部嗰幾行。以下係用戶可以配置嘅部分：

const int pushButtonPin = 2;//按鈕開關連接嘅引腳
const int LEDPin = 3;//LED連接嘅引腳
const int fadeAmount = 10;    // LED每次漸暗幾多點
const int fadeSpeed = 5;//漸暗時間，以毫秒為單位。數值越細，漸暗越快

pushButtonPin 同 LEDPin 只係話畀 Arduino 知你將啲嘢駁咗去邊個引腳。如果你將按鈕搬去引腳 4，或者將 LED 搬去引腳 9（一個支援 PWM 嘅引腳），只需要改呢兩個數字去配合你嘅接線就得。要注意 LED 引腳必須支援 PWM — 喺 Uno 上面即係引腳 3、5、6、9、10 或 11 — 因為漸暗需要用到 analogWrite()。

fadeAmount 控制每一步嘅亮度變化有幾大。亮度範圍係 0 到 255，所以 fadeAmount 設做 10 即係 LED 大概分 25 步漸暗。數值越大，漸暗越粗糙同越快；數值越細，漸暗越順滑同越慢。

fadeSpeed 係每一步之間嘅延遲，以毫秒為單位。呢個係影響效果感覺最關鍵嘅一個設定。數值設做 5 ms 會有好快、好爽脆嘅漸暗；設做 30 ms 或以上就會有好慢、好奢華嘅漸暗。配合 fadeAmount 一齊用，呢兩個數值可以讓你將漸暗調校到啱你想要嘅性格。

另外仲有一個內部變數值得認識：

int brightness = 255;    // LED有幾光
int pushButtonStatus = 0; // 嚟自引腳2嘅按鈕數值

brightness 一開始係 255，即係每次你撳掣嗰陣，LED 都會由最光開始。如果你想漸暗由暗啲嘅位開始 — 例如半光 — 就將呢個改成 128。

邏輯本身係咁運作嘅：loop 會讀取按鈕。如果撳咗（LOW，因為用咗內部上拉電阻），一個 while 迴圈就會喺 brightness 大過零嘅時候一直行。喺嗰個迴圈入面，Arduino 會將目前嘅 brightness 寫入 LED，減去 fadeAmount，等 fadeSpeed 毫秒，然後重複。當按鈕冇撳嗰陣，LED 就只會寫入 0 並保持熄滅。

一個重要細節：內部上拉電阻代表引腳喺按鈕冇撳嗰陣讀到 HIGH，喺撳咗嗰陣讀到 LOW。呢個就係點解程式碼會檢查 LOW 嚟偵測撳掣。如果你第時轉用外部下拉電阻，就要將嗰個比較改成 HIGH。

即時項目同示範

一上載之後，效果即刻見到而且好有滿足感。撳一下按鈕，LED 就會跳到最光，然後喺你控制嘅時間內明顯咁漸暗到冇。放開按鈕，LED 就會熄滅；再撳一次，漸暗就會由最光重新開始。

喺影片入面，漸暗會用幾個設定示範，等你可以聽到同睇到箇中差別。用 fadeAmount = 20 嗰陣，漸暗好快同好粗糙 — 幾步就見到佢到零。降到 fadeAmount = 10 就順滑好多，而再去到 fadeAmount = 3 就會令漸暗明顯耐好多，睇落幾乎係連續嘅。fadeSpeed 嘅數值都有同樣戲劇性嘅影響：設做 1 ms 會令漸暗幾乎即刻完成，而較大嘅數值就會將佢拉長。

試下呢個實驗：設定 fadeAmount = 5 同 fadeSpeed = 30。你會得到一個緩慢、柔和嘅漸暗，睇落好似盞燈瞓覺咁。然後設定 fadeAmount = 50 同 fadeSpeed = 1，就會得到一個硬淨、快速嘅切斷。兩個都冇話「錯」— 完全取決於你想要嘅氣氛。

同一個按鈕嘅切換行為會喺 第 98-3 課：如何用 Arduino 同按鈕開關一個切換式 LED 度另外講解，而更簡單嘅撳住著燈版本就喺 第 98-2 課：如何用 Arduino 同按鈕開關一個 LED。

因為漸暗係由一個瞬時接點觸發，呢個同樣嘅電路好適合用嚟驅動繼電器或者 MOSFET 而唔係 LED — 你可以用嚟漸暗一盞 12 V 燈、摩打嘅軟啟動，或者發熱元件嘅預熱。按鈕只係觸發器；你想漸暗咩就由你話事。

呢條影片嘅相關項目

• 第 98-1 課：如何用 Arduino 開關一個 LED
• 第 98-2 課：如何用 Arduino 同按鈕開關一個 LED
• 第 98-3 課：如何用 Arduino 同按鈕開關一個切換式 LED
• 第 98-4 課：用 Arduino 漸暗 LED 燈：亮度控制
• 第 98-6 課：Arduino 蹺蹺板 LED 遊戲
• 第 98-7 課：用 Arduino 同 5 個 LED 整走馬燈
• 第 98-8 課：用 Arduino 同按鈕同 LED 整走馬燈
• 第 98-9 課：用 Arduino 整 LED 電壓電平錶，或者用電位器整走馬燈
• 第 98-10 課：Arduino 交通燈

章節

• [00:00] 十個 LED 項目概覽
• [01:00] Arduino 逐步教學課程簡介
• [02:29] LED 基礎：符號、極性同電流
• [03:49] 用歐姆定律計算 LED 電阻
• [05:53] 項目一：開關 LED
• [12:43] 項目二：用按鈕控制 LED
• [17:13] 項目三：用按鈕切換 LED
• [20:12] 項目四：LED 漸暗漸亮
• [23:20] 項目五：用按鈕控制 LED 漸暗漸亮
• [27:32] 項目六：蹺蹺板 LED
• [30:47] 項目七：走馬燈
• [36:41] 項目八：用按鈕控制走馬燈
• [42:25] 項目九：LED 電壓電平計
• [49:25] 項目十：Arduino 交通燈

圖片

Arduino wiring for LED with a push button switch

Arduino schematic for LED with a push button switch

LED-5mm-green

330_ohm_resistor

LED 連電阻喺麵包板上，連接到 Arduino 同一個按鈕

Arduino wiring for LED with a push button switch

Arduino schematic for LED with a push button switch

LED-5mm-green

330_ohm_resistor

LED 連電阻喺麵包板上，連接到 Arduino 同一個按鈕

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