第98-7課：用Arduino同5粒LED整走馬燈

第98-7課：用Arduino同5粒LED整走馬燈

走馬燈（又叫「追逐」燈或者「霹靂遊俠」燈）係經典嘅 Arduino 初學者項目之一——而且係有原因嘅。佢教你點樣順序控制多個輸出、點樣計時事件，同埋點樣諗限流電阻，同時仲整到啲睇落好滿足嘅嘢。喺呢個項目入面，你會將五粒 LED 駁去 Arduino，然後寫程式令佢哋逐粒著起，營造出一盞燈沿住成排「行」嘅錯覺。

一旦你明白咗個模式，你就可以喺好多現實世界嘅製作入面重新運用佢：

• 裝飾燈光：用喺層架、相框或者模型嘅追逐邊框。
• 方向指示：用喺道具車或者電動單車嘅順序指揮燈效果。
• 進度或者狀態顯示：一排 LED 隨住過程完成而推進。
• 遊戲同計分板道具：「移動目標」或者等級指示器。
• 教學輔助：數位輸出同計時最清晰嘅示範。

同一個五粒 LED 嘅接線會喺呢個課程嘅其他幾個項目入面重用，所以你喺度砌嘅硬件會變成一個可重用嘅平台。

走馬燈點樣運作

原理同著起單粒 LED 完全一樣——只係重複五次（影片 30:47）。每粒 LED 都透過自己嘅限流電阻駁去自己嘅 Arduino 腳位，而所有電阻都共用一條接地軌。然後個 sketch 會將一個腳位設做 HIGH、等一等、設做 LOW、再等一等，然後去下一個腳位。因為任何時候都只有一粒 LED 著住，對眼就會將個序列睇成移動。

兩個計時數值就係賦予呢個效果特色嘅嘢。著燈時間控制每粒 LED 亮幾耐，而熄燈時間控制下一粒 LED 著之前嘅間隔。短著燈時間配長熄燈時間會產生一粒快速移動嘅光點；長著燈時間配短熄燈時間就會產生更順滑、更連續嘅掃動（影片 35:00）。

硬件同組件

• 1 × Arduino 板（Uno、Nano 或者類似型號）
• 5 × LED（任何顏色；混合顏色會令效果更易睇）
• 5 × 電阻——300 Ω 到 1 kΩ 都好好用
• 1 × 麵包板
• 跳線
• USB 線或者電池組供電

如果你想之後加一個按鈕版本，你仲需要一個瞬時按鈕同兩條額外跳線。

揀電阻值

一粒 LED 嘅順向電壓大約係 2 V，而要達到全亮度就需要大約 10 mA（影片 03:49）。喺 5 V 供電下，電阻必須降壓剩低嘅 3 V。應用歐姆定律，R = V / I = 3 V / 0.01 A = 300 Ω。實際上由 300 Ω 到大約 1 kΩ 都行——電阻越高，LED 越暗，但電路就越安全同越有效率（影片 05:33）。

接線指南

將五粒 LED 插入麵包板，令佢哋嘅陽極（長腳）朝向同一個方向。將每粒陰極（短啲、側邊扁平嘅腳）駁去自己嘅電阻，然後將五個電阻嘅另一端全部駁去一條共用接地軌。之後由每個陽極拉一條跳線去一個 Arduino 腳位。

喺呢個製作入面，LED 會分配到腳位 3、4、5、6 同 7（影片 31:29）。腳位編號喺 sketch 頂部定義，所以如果你想要唔同嘅排列，你只需要改嗰五行。

程式碼解釋

個 sketch 特登整到好簡單，等初學者可以跟到每一行。只有最頂嗰個區塊需要為你自己嘅設定而修改。

const int LED1 = 3;
const int LED2 = 4;
const int LED3 = 5;
const int LED4 = 6;
const int LED5 = 7;
int offTime = 30;  // the time each LED waits in the OFF state
int onTime = 100;  // the time each LED is ON

腳位定義。五個 const int 行將每粒 LED 對應到一個實體 Arduino 腳位。因為佢哋聲明做 const，所以啲數值之後喺程式入面唔可以改——呢個係一個安全習慣，防止意外重新賦值。如果你將 LED 駁去唔同腳位，喺度改啲數字就得，其他乜都唔使改。

onTime 同 offTime。呢兩個整數係項目入面唯一嘅「行為」變數，亦係你會想試吓玩嘅嘢：

• onTime — 每粒 LED 著幾耐（以毫秒計）。數值越大，每一步感覺越慢、越從容。
• offTime — 一粒 LED 熄咗之後、下一粒著之前嘅停頓。數值越細，啲光行得越快。

試吓 onTime = 200 同 offTime = 200，就會有均勻、中速嘅走馬燈效果；或者 onTime = 30 同 offTime = 30，就會有非常快、幾乎模糊嘅效果（影片 36:06 位置）。

setup() 函式只會執行一次，單純將五個腳位都設做 OUTPUT 模式。loop() 函式就會為每粒 LED 重複同樣嘅四步模式：將腳位設做 HIGH、等 onTime、設做 LOW、等 offTime。當第五粒 LED 完成之後，迴圈就會由第一粒重新開始，產生無盡嘅走動效果。

即時專案同示範

用預設數值嘅話，啲 LED 會以輕鬆嘅節奏沿住一行逐步亮起。上傳將 onTime 同 offTime 設做 200 毫秒嘅程式碼，就會有穩定、均勻嘅行進效果；將兩者都降到 30 毫秒，啲光就會幾乎快到跟唔到咁掠過成行（影片 36:21 位置）。

成功之後可以試吓兩個有用嘅實驗：

• 將 on time 設到短過 off time，就可以造出一個明顯移動嘅光點。
• 將 on time 設到長過 off time，就可以造出柔和、重疊嘅光暈。

同樣嘅五粒 LED 接線會喺下一個專案重用，嗰度會用一個按鈕令啲光一步一步咁推進。嗰個製作喺 第 98-8 課：用按鈕同 LED 整 Arduino 走馬燈 有講解。

如果你想用類比輸入而唔係按鈕嚟驅動呢行 LED，可以睇 第 98-9 課：用 Arduino 整 LED 電壓電平錶，或者用電位器整走馬燈。

更進一步

基本走馬燈成功之後，一個自然嘅下一步就係令啲光來回彈，而唔係由最後一粒 LED 直接跳返第一粒。呢個純粹係程式碼練習 — 唔需要額外硬件 — 而且係練習迴圈同陣列嘅好方法。你亦可以將呢個專案同按鈕版本結合，整一個可以手動推進嘅顯示器。

呢條影片嘅相關專案

• 第 98-1 課：點樣用 Arduino 開關 LED
• 第 98-2 課：點樣用按鈕同 Arduino 開關 LED
• 第 98-3 課：點樣用按鈕同 Arduino 開關切換式 LED
• 第 98-4 課：用 Arduino 令 LED 漸變：亮度控制
• 第 98-5 課：用 Arduino 喺按鈕按下時令燈漸變
• 第 98-6 課：用 Arduino 整蹺蹺板 LED 遊戲
• 第 98-8 課：用按鈕同 LED 整 Arduino 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 專案概覽
• [01:22] Arduino 循序漸進課程簡介
• [02:29] 咩係 LED 同點樣辨認佢嘅腳位
• [03:49] 計算限流電阻
• [30:47] 介紹走馬燈專案
• [31:06] 五粒 LED 嘅接線圖
• [32:52] 走馬燈程式碼講解
• [34:39] 示範同更改時間數值
• [36:41] 用按鈕推進燈光（另一段教學）
• [42:25] 用電位器整 LED 電壓條（另一段教學）
• [49:25] Arduino 交通燈（另一段教學）

圖片

wiring of 5 LED on Arduino

Schematic for Arduino walking light LEDs

Schematic for Arduino walking light LEDs with push button

5 個 LED 喺麵包板上，電阻連接到 Arduino UNO

wiring of 5 LED on Arduino

Schematic for Arduino walking light LEDs

Schematic for Arduino walking light LEDs with push button

5 個 LED 喺麵包板上，電阻連接到 Arduino UNO

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