Progetto 01: Piccola Lampada con Pulsante

1. Panoramica

Ci sono due pulsanti programmabili sulla parte frontale della scheda micro:bit (A e B). Li combiniamo con un LED rosso e una scheda lampada per costruire una piccola lampada da scrivania. Quando si preme il pulsante A, il LED rosso si accende; quando si preme B, si spegne.

2. Componenti


scheda micro:bit *1	scheda di espansione micro:bit tipo T *1	cavo micro USB *1

LED rosso *1	resistore 220Ω *1	filo jumper *2

breadboard *1	portabatterie 1 (batterie AA auto-fornite 2)	scheda lampada *1

3. Conoscenza dei Componenti

Pulsanti

I pulsanti possono controllare l’accensione e lo spegnimento del circuito. Quando un pulsante è collegato a un circuito, il circuito è aperto quando il pulsante non è premuto; il circuito si chiude dopo aver premuto il pulsante.

Ci sono tre pulsanti sulla scheda micro:bit: un pulsante di reset sul retro e due pulsanti programmabili (A e B) sulla parte frontale.

Resistori

Un resistore è un componente elettronico che limita la corrente in un ramo del circuito. La resistenza di un resistore fisso non può essere regolata, mentre quella di un potenziometro o di un resistore variabile può esserlo.

Ecco due simboli circuitali comuni per i resistori. Se vedi questi simboli in un circuito, rappresentano un resistore.

Ω è l’unità di resistenza, inclusi Ω, KΩ, MΩ, ecc. Possono essere espressi come: 1 MΩ=1000 KΩ, 1 KΩ =1000 Ω. In generale, alcune resistenze sono indicate sulla superficie.

Quando si usa un resistore, dobbiamo prima conoscere la sua resistenza. Ci sono due modi: osservare la banda colorata su di esso, o misurare la sua resistenza con un multimetro. Ovviamente, il primo è più comodo e veloce.

Come mostrato nella scheda dei resistori, ogni colore rappresenta un numero.

I resistori a 4 e 5 bande sono comunemente usati.

Spesso, quando si riceve un resistore, può essere difficile decidere da dove iniziare a leggere i colori.

Pertanto, puoi osservare lo spazio tra le due bande a un’estremità; se è più ampio di qualsiasi altro spazio tra bande, leggi dall’estremità opposta.

Nota che lo spazio tra la 4ª e la 5ª banda (la 3ª e la 4ª) è relativamente ampio in un resistore a 5 bande (4 bande).

Vediamo come leggere la resistenza di un resistore a 5 bande, come mostrato di seguito:

Per questo resistore, la resistenza dovrebbe essere letta da sinistra a destra. Il valore dovrebbe essere: 1ª banda 2ª banda 3ª banda x 10^moltiplicatore(Ω), ±tolleranza%.

Quindi, la resistenza di questo resistore è 2(rosso) 2(rosso) 0(nero) × 10^0 (nero)Ω = 220Ω, ±1%(marrone). Per saperne di più sul resistore da Wiki.

LED

LED, chiamato completamente “diodo a emissione luminosa”, è un dispositivo elettronico fatto di materiali semiconduttori (silicio, selenio, germanio, ecc.). È polare, con un polo positivo - il pin lungo collegato a VCC (V o 3.3V o 5V o +), e un polo negativo - il pin corto collegato a GND (G o -). La corrente scorre dal positivo al negativo, in un flusso unidirezionale.

Simbolo elettronico e grafico del LED:

LED di varie dimensioni e colori:

Rosso, giallo, blu, verde e bianco sono i colori più comuni del LED, che corrispondono ai loro colori di aspetto. Raramente si usa il LED trasparente, e la luce emessa potrebbe non essere bianca. Ci sono quattro dimensioni di LED: 3mm, 5mm (più comune), 8mm e 10mm.

La tensione diretta deve essere usata quando il LED è acceso. È un parametro molto importante da conoscere quando si usa un LED, poiché determina quanta potenza si usa e quanto grande deve essere il resistore limitatore di corrente. Per la maggior parte dei LED rossi, gialli, arancioni e verde chiaro, tipicamente usano una tensione tra 1.9V e 2.1V.

Secondo la legge di Ohm, la corrente attraverso il circuito diminuisce all’aumentare della resistenza, causando l’attenuazione del LED.

I = (VP-Vl)/R

Per rendere il LED sicuro e con la giusta luminosità, quanta resistenza dovremmo usare nel circuito?

Per il 99% dei LED da 5mm, la corrente raccomandata è 20mA, come si vede dalla colonna delle condizioni nella sua scheda tecnica:

Ora convertiamo la formula sopra nella seguente:

R = (VP-Vl)/I

Se VP = 5V, Vl (tensione diretta) = 2V, e I = 20mA, possiamo dire che R è 150Ω. Pertanto, possiamo rendere il LED più luminoso riducendo la resistenza, ma la resistenza non dovrebbe essere inferiore a 150Ω (questo valore potrebbe non essere preciso perché il LED fornito varia).

La tensione diretta e la lunghezza d’onda dei LED di diversi colori sono mostrate di seguito come riferimento:

Non collegare un resistore con resistenza molto bassa direttamente ai due poli dell’alimentazione, altrimenti i componenti elettronici potrebbero danneggiarsi a causa della corrente eccessiva. I resistori non sono polari.

Breadboard

Prima di completare qualsiasi circuito, si usa una breadboard per progettare e testare rapidamente i circuiti. Ci sono molti fori su una breadboard in cui possono essere inseriti componenti del circuito (ad esempio, resistori). Una breadboard tipica è mostrata di seguito:

Una breadboard ha molte strisce metalliche sotto di essa per connettersi ai fori in alto. Sono disposte come mostrato di seguito.

Nota che i fori in alto e in basso sono collegati orizzontalmente, mentre gli altri fori sono collegati verticalmente.

Le prime due file (in alto) e le ultime due (in basso) della breadboard sono usate rispettivamente per i poli positivo (+) e negativo (-) dell’alimentazione. Il diagramma della disposizione conduttiva è mostrato di seguito:

Quando si collegano componenti DIP (Dual In-line Packages), come circuiti integrati, microcontrollori, chip, ecc., la scanalatura isola le due parti. Pertanto, i componenti DIP possono essere collegati come mostrato di seguito:

Filo jumper e filo DuPont

I fili jumper e i fili DuPont collegano due terminali. Esistono vari tipi, ma qui ci concentriamo su quelli usati nella breadboard. Trasmettono segnali elettrici da qualsiasi punto della breadboard ai pin di input/output di un microcontrollore.

Durante l’uso, inserire “due pin” dei fili nella breadboard senza saldatura. Diverse serie di piste parallele sono disposte sotto la superficie della breadboard, quindi i fili devono essere inseriti solo in fori specifici in un particolare prototipo.

Ci sono tre tipi di fili DuPont: F-F, M-M e M-F. Sul filo, il pin è chiamato estremità maschio (M), mentre il foro è femmina (F).

Più di un tipo può essere usato in un progetto. Sebbene i colori dei fili siano diversi, servono allo stesso scopo. I colori sono usati per distinguere i circuiti.

4. Schema di Collegamento

Nota: la scheda micro:bit deve essere inserita nella scheda di espansione tipo T come mostrato di seguito. La matrice LED della scheda micro:bit deve essere sullo stesso lato del logo della scheda di espansione.

Il pin di controllo della scheda per il LED è P0 (il pin della scheda di espansione tipo T è digitale 0).

5. Flusso del Codice

6. Codice di Test

Il file di codice è fornito nella cartella Progetto 01：Piccola Lampada con Pulsante, file Project-01-Small-Lamp-with-Button.py.

Codice completo:

'''
Function: microbit on-board buttons A&B control LED
Compiling IDE: MU 1.2.0
Author: https://docs.keyestudio.com
'''
# import microbit related libraries
from microbit import *

display.show(Image.HEART) # LED matrix displays ❤
pin0.write_digital(0) # set P0 pin to low

while True:
    if button_a.is_pressed():     # if A is pressed
        pin0.write_digital(1)     # P0 is high
        display.show(Image.HAPPY) # LED matrix displays a smile face
    elif button_b.is_pressed():   # or else B is pressed
        pin0.write_digital(0)     # P0 is low
        display.show(Image.SAD)   # LED matrix displays a crying face

7. Risultato del Test

Clicca “Flash” per caricare il codice sulla scheda micro:bit.

Dopo aver scaricato il codice sulla scheda, accendi tramite cavo micro USB o alimentazione esterna (imposta l’interruttore DIP su ON), e premi il pulsante di reset sulla scheda.

Possiamo osservare il fenomeno: la matrice LED 5x5 mostra . Premi il pulsante A, e la matrice LED 5x5 mostra , il LED si accende. Premi il pulsante B, la matrice LED 5x5 mostra , il LED si spegne. Sembra una mini lampada?

ATTENZIONE: Se il cablaggio è corretto ma non vedi i risultati, premi di nuovo il pulsante di reset sul retro della scheda.

Quando si alimenta tramite alimentazione esterna, impostare l’interruttore DIP su ON.