一塊兒玩轉樹莓派（3）——點亮RGB炫彩LED燈

一塊兒玩轉樹莓派（3）——點亮RGB炫彩LED燈

在閱讀本篇博客以前，若是你對樹莓派的GPIO尚未基本的瞭解，我建議你先閱讀本系列博客的上一篇，關於雙色LED燈實驗的。瞭解樹莓派GPIO的基本用法是進行本篇博客實驗的基礎。上篇博客地址以下：

http://www.javashuo.com/article/p-uwdvgpqj-wu.html

如今，若是你已經成功完成過樹莓派雙色LED燈實驗，而且對深刻樹莓派玩法有更多的興趣的話，那麼咱們在進一步，嘗試點亮一個更加絢麗的LED燈：RGB3色LED燈。

1、認識RGB三原色LED燈並連線

經過前面的實驗，咱們已經知道，雙色的LED燈內部封裝了紅綠兩個發光二極管，其有3個引腳，其中1個引腳是共用的(共陰或共陽)，對於共陰型的雙色LED燈，控制另外兩個引腳的高低電平來分別點亮紅燈或綠燈。對於RGB3色LED燈也相似，只是其內部封裝了3個發光二極管，分別能夠發出紅光，綠光和藍光。其有4個引腳，1個引腳共用和3個控制發光二極管的引腳。

本次實驗，咱們依然採用共陰型的RGB3色LED燈，元件以下圖所示：

共陰型的LED燈，GND引腳是其公共的陰極，接線的時候咱們須要將此引腳接地，另外3個引腳分別接3個GPIO來控制亮燈。下面兩種圖，很是直觀的演示了此LED燈的工做原理：

在將LED燈鏈接到樹莓派以前，咱們須要預約幾個要用的GPIO引腳，以後咱們在編寫代碼時，依然採用物理編碼，首先咱們先肯定要使用的GPIO引腳的BCM編碼下的GPIO18，GPIO19和GPIO20，一般查看引腳編碼對應圖，咱們能夠找到其所對應的物理引腳分別爲12，24和28。若是不使用擴展板，直接將原件上的對應引腳鏈接到樹莓派的這些物理引腳上便可，若是使用的是BCM編碼的擴展板，則咱們在連線時無需關心這些物理引腳，直接鏈接便可，以下：

好了，如今咱們已經完成了基本的連線工做。

2、三原色與脈衝寬度調製

三原色本指色彩中不能再分解的三種基本顏色，在光學上，紅、綠、藍爲最基本的三原色。三原色通過混合後，能夠組成各式各樣的顏色。例如將三原色等比混合後將能組成白色，將紅色和綠色組合後會生成黃色，將紅色和藍色混合後會獲得紫色等等。以下圖所示：

所以，從原理上說，咱們只要能夠控制RGB燈三種顏色的顯示亮度，就可讓LED燈調製出各類顏色。控制LED等中各個發光二極管的亮和滅很是簡單，咱們只須要向其加高電平或低電平便可，那麼如何控制發光二極管的亮度呢？咱們須要使用到另一種電流控制技術：PWM脈衝寬度調製。

脈衝寬度調製(PWM)是一種模擬控制方式，其經過控制脈衝電壓中高電壓的佔空比來控制流過元件的電流大小。PWM技術中有兩個很是重要的參數：頻率與佔空比。頻率用來控制脈衝信號的週期，若是頻率太低，在控制LED燈的時候，燈就會進行閃爍，當頻率足夠高，人眼已沒法分辨出其閃爍，看上起LED燈就是常亮的。佔空比指的是在輸出的脈衝信號中，高電平保持的時間與該脈衝信號的週期時間之比。例如，假設設置週期爲100Hz，則其週期時間爲10ms，若是設置的佔空比爲20%，則當前週期中，高電平的佔比時間爲2ms。

Python的GPIO庫中提供了PWM控制接口，使用也很是簡單，使用以下方法能夠獲取某個引腳的PWM實例：

p = GPIO.PWM(channel, frequency)

其中，channel參數爲引腳編碼，frequency參數爲設置的PWM頻率。下面方法用來開啓PWM脈衝：

p.start(dc)

其中，dc參數設置脈衝的高電平佔空比，取值範圍爲0-100。

經過下面的方法能夠對PWM脈衝頻率和佔空比進行修改：

p.ChangeFrequency(freq) 
p.ChangeDutyCycle(dc)

須要結束PWM脈衝調製時，能夠調用以下方法：

p.stop()

3、點亮炫彩的三彩LED燈

如今，咱們已經作好了全部準備工做，能夠開始編碼了。咱們要實現這樣一個功能，當程序運行時，先控制LED燈的紅燈，綠燈，靛燈分別亮2秒，以後經過脈衝混合，讓LED燈進行各類顏色的炫彩閃爍，完整代碼以下：

#coding:utf-8

# 導入GPIO控制薄塊
import RPi.GPIO as GPIO
# 導入time模塊
import time
# 導入系統模塊
import sys

# 定義引腳(物理引腳)
R,G,B = 12,35,38
# 設置使用的引腳編碼模式
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

# 對要使用的引腳進行初始化
GPIO.setup(R,GPIO.OUT)
GPIO.setup(G,GPIO.OUT)
GPIO.setup(B,GPIO.OUT)

# 使用PWM脈衝寬度調製
pR = GPIO.PWM(R, 60)
pG = GPIO.PWM(G, 60)
pB = GPIO.PWM(B, 60)

# 開啓脈衝，默認的佔空比爲0，燈不亮
pR.start(0)
pG.start(0)
pB.start(0)

# 初始時，各類顏色點亮2秒
# 紅燈先亮2秒
pR.ChangeDutyCycle(100)
pG.ChangeDutyCycle(0)
pB.ChangeDutyCycle(0)
time.sleep(2)

# 替換爲綠燈亮2秒
pR.ChangeDutyCycle(0)
pG.ChangeDutyCycle(100)
pB.ChangeDutyCycle(0)
time.sleep(2)

# 替換爲靛色燈亮2秒
pR.ChangeDutyCycle(0)
pG.ChangeDutyCycle(0)
pB.ChangeDutyCycle(100)
time.sleep(2)

# 定義要閃爍的時間 這裏定義爲10秒
endTime = 100
current = 0

# 開始進行炫彩閃爍
while True:
    # 經過佔空比控制紅色的佔比
    for r in range(0, 101, 10):
        pR.ChangeDutyCycle(r)
        # 經過佔空比控制綠色的佔比
        for g in range(0, 101, 10):
            pG.ChangeDutyCycle(g)
            # 空經過佔空比控制藍色的佔比
            for b in range(0, 101, 10):
                pB.ChangeDutyCycle(b)
                time.sleep(0.1)
                current += 1
                # 結束程序
                if (current > endTime):
                    pR.stop()
                    pG.stop()
                    pB.stop()
                    GPIO.cleanup()
                    sys.exit(0)

在樹莓派上運行此程序，注意！當心不要被太亮的LED閃到了眼睛