模組介紹 : faya LED模組

學習目標 : 認識faya LED模組的功能及使用方式
學習時間 : 35min
示範模組 : (1) fayaduino UNO
                 (2) faya 電源底板
                 (3) faya LED模組
工具 : (1) 樂高積木底板 (相容)


====================功能介紹====================
還記得學生時代的跑馬燈作業嗎? faya LED模組使用8顆的紅色LED燈，不但方便讓使用者作跑馬燈迴圈的程式練習，排成一直線的方式對於訊號強弱的顯示也能夠很直覺的顯示!

faya LED模組的面板上包含了8個輸入埠，D0~D7，分別連接到每個對應LED的陽極:

• 當輸入埠D0~D7收到High準位時，對應的LED點亮
• 當輸入埠D0~D7收到Low準位時，對應的LED點亮

由於LED的控制十分簡單，我們趁這個教學，多介紹一些Arduino語法的使用

====================原理知識==================== 
以下解釋提供給有需要知道背後原理的人:

faya LED模組的動作原理是很簡單的，由於紅色LED順向壓降約為2V，因此輸入5V電壓時，LED點亮，跨過LED的電流約等於 (5V-2V)/220 ohm = 13.5mA，足以提供給LED不錯的亮度。參考電路圖如下所示:

===================範例實作(1)===================
了解模組功能(原理)後，我們用以下範例來展示模組的功能:

目標:
(1) 設計LED跑馬燈，讓LED重複的由D0點依序亮到D7

接線:
(1) 電源線連接
     如下圖所示，連接的說明請看這篇文章 或簡易版

(2) 訊號線連接
      Arduino_13  ===>  LED_D0
      Arduino_12  ===>  LED_D1
      Arduino_11  ===>  LED_D2
      Arduino_10  ===>  LED_D3
      Arduino_9    ===>  LED_D4
      Arduino_8    ===>  LED_D5
      Arduino_7    ===>  LED_D6
      Arduino_6    ===>  LED_D7

範例程式:

	// 2017/5/15
	// Faya-Nugget 範例程式 (RedLED8_1.ino)
	// 單元: 模組介紹-fayaLED模組
	// 網址: http://fayalab.blogspot.com/2017/05/faya-led.html
	// 目標 (1) 設計LED跑馬燈，讓LED重複的由D0點依序亮到D7
	// 接線: Arduino ==> faya模組
	// 13 ==> D0 (LED模組)
	// 12 ==> D1 (LED模組)
	// 11 ==> D2 (LED模組)
	// 10 ==> D3 (LED模組)
	// 9 ==> D4 (LED模組)
	// 8 ==> D5 (LED模組)
	// 7 ==> D6 (LED模組)
	// 6 ==> D7 (LED模組)
	void setup() {
	// 設定LED腳位為輸出
	pinMode(13, OUTPUT);
	pinMode(12, OUTPUT);
	pinMode(11, OUTPUT);
	pinMode(10, OUTPUT);
	pinMode(9, OUTPUT);
	pinMode(8, OUTPUT);
	pinMode(7, OUTPUT);
	pinMode(6, OUTPUT);
	}
	void loop() {
	for(int i=13; i>=6; i-=1) // 從第13隻(D0)腳亮起，依序遞減
	{
	digitalWrite(i, HIGH); // 點亮
	delay(500); // 等 0.5秒
	digitalWrite(i, LOW); // 熄滅
	delay(100); // 等 0.1秒
	}
	}

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備註:
- 在setup()中的L20~L27的腳位設定撰寫效率不佳，我們可以用以下迴圈取代:

- 由於LED的D0~D7剛好規律地順著Arduino的13~6腳位連接，因此在for迴圈裡可以直接把數字腳位根據需求拿來運算。


範例結果:

===================範例實作(2)===================
目標:(1) 設計LED跑馬燈，讓LED重複的由D0點依序亮到D7，再依序點亮回D0

接線:和上一範例相同，無須更改

範例程式:

	// 2017/5/16
	// Faya-Nugget 範例程式 (RedLED8_2.ino)
	// 單元: 模組介紹-fayaLED模組
	// 網址: http://fayalab.blogspot.com/2017/05/faya-led.html
	// 目標 (1) 設計LED跑馬燈，讓LED重複的由D0點依序亮到D7，再依序點亮回D0
	// 接線: Arduino ==> faya模組
	// 13 ==> D0 (LED模組)
	// 12 ==> D1 (LED模組)
	// 11 ==> D2 (LED模組)
	// 10 ==> D3 (LED模組)
	// 9 ==> D4 (LED模組)
	// 8 ==> D5 (LED模組)
	// 7 ==> D6 (LED模組)
	// 6 ==> D7 (LED模組)
	int D0_flag = 1; // D0 LED 旗標，初始值為1 (亮)
	int D7_flag = 0; // D7 LED 旗標，初始值為0 (暗)
	void setup() {
	// 設定LED腳位為輸出
	for (int i=13; i>=6; i--)
	{
	pinMode(i,OUTPUT);
	}
	}
	void loop() {
	if(D0_flag == 1) // D0亮時往D7跑
	{
	LED_D0_to_D7();
	}
	if(D7_flag == 1) // D7亮時往D0跑
	{
	LED_D7_to_D0();
	}
	}
	// D0往D7跑副程式
	void LED_D0_to_D7() {
	for(int i=13; i>=6; i-=1)
	{
	digitalWrite(i, HIGH);
	delay(500);
	digitalWrite(i, LOW);
	delay(100);
	if (i==6)
	{
	D0_flag = 0; //紀錄D0暗
	D7_flag = 1; //紀錄D7亮
	}
	}
	}
	// D7往D0跑副程式
	void LED_D7_to_D0() {
	for(int i=6; i<=13; i+=1)
	{
	digitalWrite(i, HIGH);
	delay(500);
	digitalWrite(i, LOW);
	delay(100);
	if (i==13)
	{
	D0_flag = 1; //紀錄D0亮
	D7_flag = 0; //紀錄D7暗
	}
	}
	}

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備註:
- 要讓LED燈來回跑，我們設了2個旗標， D0_flag 和 D7_flag，分別記錄燈跑到最右邊(D0=1)和最左邊(D7=1)的狀態，有了這兩個旗標，我們就能判斷是否該回頭了!

範例結果:

討論:
各位有沒有發現這個程式會讓LED燈在最左右邊多閃了一次，如果要讓執行結果如下，該怎麼修改程式呢?  大家不妨試試看，需要解答的請到我們粉絲頁留言喔!

===================範例實作(3)===================
目標:
(1)利用鍵盤的數字0~7來開/關 LED燈D0~D7

接線:
和上一範例相同，無須更改

範例程式:

	// 2017/5/16
	// Faya-Nugget 範例程式 (RedLED8_3.ino)
	// 單元: 模組介紹-fayaLED模組
	// 網址: http://fayalab.blogspot.com/2017/05/faya-led.html
	// 目標 (1) 利用鍵盤的數字0~7來開/關 LED燈D0~D7
	// 接線: Arduino ==> faya模組
	// 13 ==> D0 (LED模組)
	// 12 ==> D1 (LED模組)
	// 11 ==> D2 (LED模組)
	// 10 ==> D3 (LED模組)
	// 9 ==> D4 (LED模組)
	// 8 ==> D5 (LED模組)
	// 7 ==> D6 (LED模組)
	// 6 ==> D7 (LED模組)
	int ledFlag[8] = {0,0,0,0,0,0,0,0}; //建立LED陣列，紀錄D0~D7狀態
	void setup()
	{
	Serial.begin(9600);
	for(int i=13; i>=6; i--)
	{
	pinMode(i, OUTPUT); // 設定連接LED的腳位為輸出
	}
	Serial.println("Enter numbrt 0~7 from keyboard to turn on/off LED D0~D7");
	}
	void loop()
	{
	if (Serial.available())
	{
	char ch = Serial.read();
	if (ch >= '0' && ch <= '7') // 判斷鍵盤數字是否介於0~7
	{
	int ledNumber = ch - '0'; // 把按的數字存到ledNumber
	ledFlag[ledNumber] = !ledFlag[ledNumber]; // 切換目前LED狀態 (暗/亮)
	digitalWrite(13-ledNumber, ledFlag[ledNumber]); //把結果輸出至LED
	}
	}
	}

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備註:


- L36:利用NOT指令(!)，讓目前的LED的結果轉態 (亮=>暗) or (暗=>亮)
- L33: ch原本設成字元，在比較時，自動轉換成HEX數值，因此所設的條件視為當讀到的HEX介於30到37之間時，附上ASCII表供參考如下

 

範例結果:

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