Arduino电位器控制LED学习笔记教程

一、电位器模块基础知识

电位器模块是创客常用的电子元件，它实际上是可变电阻的一种。电位器通常有三个触点，由一个电阻体和转动系统构成。当在电阻体的两个固定触点（两端引脚）外加电压时，通过转动旋钮可以改变中间引脚上分到的电压比例，进而改变输出的电压值。

电位器模块一般有三个引脚，分别是信号引脚、正极引脚和负极引脚。通过这三个引脚，我们可以方便地将电位器接入Arduino电路中，实现模拟信号的输入。

二、电路连接

本次实验需要连接以下组件：

  • Arduino开发板
  • 电位器模块
  • 3个LED灯（红、绿、蓝各一个）
  • 3个220Ω电阻（用于保护LED）

具体连接方式如下：

  1. 电位器模块连接：

    • 正极引脚接Arduino的5V
    • 负极引脚接Arduino的GND
    • 信号引脚接Arduino的模拟输入引脚A0

  2. LED连接：

    • 红灯通过220Ω电阻接Arduino数字引脚2
    • 绿灯通过220Ω电阻接Arduino数字引脚3
    • 蓝灯通过220Ω电阻接Arduino数字引脚4

所有LED的负极（短脚）都接Arduino的GND。

三、代码实现与解析

下面是完整的Arduino代码，我添加了详细的注释帮助你理解：

// 定义LED连接的引脚
int RED_LED_PIN = 2;
int GREEN_LED_PIN = 3;
int BLUE_LED_PIN = 4;
// 定义电位器连接的引脚
int POTENTIOMETER_PIN = A0;

// 存储电位器读取的数值
int potentiometerValue;

void setup() {
  // 初始化串口通信，波特率为9600bps
  Serial.begin(9600);
  
  // 设置LED引脚为输出模式
  pinMode(RED_LED_PIN, OUTPUT);
  pinMode(GREEN_LED_PIN, OUTPUT);
  pinMode(BLUE_LED_PIN, OUTPUT);
  
  // 设置电位器引脚为输入模式
  pinMode(POTENTIOMETER_PIN, INPUT);
  
  // 打印初始化信息
  Serial.println("系统初始化完成！");
  Serial.println("请旋转电位器观察LED变化...");
}

void loop() {
  // 读取电位器的模拟值（范围0-1023）
  potentiometerValue = analogRead(POTENTIOMETER_PIN);
  
  // 打印当前电位器值，方便调试
  Serial.print("电位器值: ");
  Serial.println(potentiometerValue);
  
  // 根据电位器值控制LED显示不同颜色
  if (potentiometerValue <= 200) {
    // 电位器值很低时，点亮红灯
    digitalWrite(RED_LED_PIN, HIGH);
    digitalWrite(GREEN_LED_PIN, LOW);
    digitalWrite(BLUE_LED_PIN, LOW);
    Serial.println("状态: 红灯亮");
  } 
  else if (potentiometerValue > 200 && potentiometerValue <= 500) {
    // 电位器值中等偏低时，点亮绿灯
    digitalWrite(RED_LED_PIN, LOW);
    digitalWrite(GREEN_LED_PIN, HIGH);
    digitalWrite(BLUE_LED_PIN, LOW);
    Serial.println("状态: 绿灯亮");
  } 
  else if (potentiometerValue > 500 && potentiometerValue <= 800) {
    // 电位器值中等偏高时，点亮蓝灯
    digitalWrite(RED_LED_PIN, LOW);
    digitalWrite(GREEN_LED_PIN, LOW);
    digitalWrite(BLUE_LED_PIN, HIGH);
    Serial.println("状态: 蓝灯亮");
  } 
  else if (potentiometerValue > 800 && potentiometerValue <= 900) {
    // 电位器值很高时，点亮所有灯（白色）
    digitalWrite(RED_LED_PIN, HIGH);
    digitalWrite(GREEN_LED_PIN, HIGH);
    digitalWrite(BLUE_LED_PIN, HIGH);
    Serial.println("状态: 所有灯亮（白色）");
  } 
  else {
    // 电位器值非常高时，关闭所有灯
    digitalWrite(RED_LED_PIN, LOW);
    digitalWrite(GREEN_LED_PIN, LOW);
    digitalWrite(BLUE_LED_PIN, LOW);
    Serial.println("状态: 所有灯灭");
  }
  
  // 延时20毫秒，避免读取和处理数据过快
  delay(20);
}

四、代码工作原理详解

1. 变量和引脚定义部分

  • 我们使用const int定义了LED和电位器连接的引脚，这样方便后续维护和修改
  • potentiometerValue变量用于存储从电位器读取的模拟值

2. setup()函数

  • 初始化串口通信，这样我们可以在串口监视器中查看调试信息
  • 设置LED引脚为输出模式，电位器引脚为输入模式
  • 打印初始化信息提示系统已准备好

3. loop()函数

  • 使用analogRead()函数读取电位器的值，Arduino的模拟输入范围是0-1023
  • 将读取的值通过串口打印出来，便于我们观察
  • 根据电位器值的不同范围，控制不同的LED点亮
  • 使用digitalWrite()函数控制LED的亮灭
  • 最后添加一个小延时，避免程序运行过快

五、实验现象与应用扩展

当你上传代码并运行后，旋转电位器旋钮，你会看到：

  • 电位器值很低时，红灯亮
  • 电位器值中等偏低时，绿灯亮
  • 电位器值中等偏高时，蓝灯亮
  • 电位器值很高时，所有灯同时亮（呈现白色）
  • 电位器值非常高时，所有灯熄灭

这个实验展示了如何使用模拟输入控制数字输出，你可以在此基础上进行很多扩展：

  • 制作一个可调亮度的LED灯
  • 开发一个简易音量控制器
  • 设计一个温度监控系统（需要更换温度传感器）
  • 创建一个游戏控制器

通过调整代码中的判断阈值和LED控制逻辑，你可以实现各种有趣的项目。希望这个教程能帮助你理解Arduino的模拟输入和数字输出控制！

3 条评论

  • @ 2025-7-19 19:09:40

    以下是教程中涉及的英文单词/术语的拆分翻译及汉字音译（按出现顺序整理）：

    一、基础术语类

    1. Arduino

      • 意思：开源电子原型平台（品牌名）
      • 音译：阿尔杜伊诺

    2. 电位器

      • 对应英文：Potentiometer
      • 意思：可变电阻器，通过旋钮调节电阻值的电子元件
      • 音译：波腾提奥米特

    3. LED

      • 全称：Light-Emitting Diode
      • 意思：发光二极管，一种能发光的半导体元件
      • 音译：莱德（或直接称“LED”）

    4. 模块

      • 对应英文：Module
      • 意思：具有特定功能的独立组件
      • 音译：莫丢尔

    5. 电子元件

      • 对应英文：Electronic Component
      • 意思：组成电子电路的基本单元（如电阻、电容等）
      • 音译：伊莱克tron尼克 康破嫩特

    6. 可变电阻

      • 对应英文：Variable Resistor
      • 意思：电阻值可调节的电阻器
      • 音译：维日埃布尔 瑞日斯特

    7. 触点

      • 对应英文：Contact
      • 意思：电路中用于导电连接的接触点
      • 音译：康泰克特

    8. 电阻体

      • 对应英文：Resistor Body
      • 意思：电阻器中具有电阻特性的主体部分
      • 音译：瑞日斯特 波迪

    9. 转动系统

      • 对应英文：Rotating System
      • 意思：通过旋转实现调节功能的机械结构
      • 音译：罗泰廷 西斯滕

    10. 固定触点

      • 对应英文：Fixed Contact
      • 意思：位置固定的导电接触点
      • 音译：菲克斯特 康泰克特

    11. 引脚

      • 对应英文：Pin
      • 意思：电子元件上用于连接电路的金属接线端
      • 音译：品

    12. 电压

      • 对应英文：Voltage
      • 意思：电路中两点间的电势差，推动电流流动的动力
      • 音译：沃尔泰吉

    13. 旋钮

      • 对应英文：Knob
      • 意思：用于旋转调节的圆形部件
      • 音译：诺布

    14. 信号引脚

      • 对应英文：Signal Pin
      • 意思：传输电信号的引脚
      • 音译：西格纳尔 品

    15. 正极引脚

      • 对应英文：Positive Pin
      • 意思：连接电源正极的引脚
      • 音译：波日提夫 品

    16. 负极引脚

      • 对应英文：Negative Pin
      • 意思：连接电源负极的引脚
      • 音译：内嘎提夫 品

    17. 模拟信号

      • 对应英文：Analog Signal
      • 意思：连续变化的电信号（与离散的数字信号相对）
      • 音译：安纳log 西格纳尔

    二、电路与组件类

    1. 开发板

      • 对应英文：Development Board
      • 意思：用于电子开发的电路板（如Arduino板）
      • 音译：迪维洛普门特 博尔德

    2. 电阻

      • 对应英文：Resistor
      • 意思：限制电流通过的电子元件
      • 音译：瑞日斯特

    3. 红、绿、蓝

      • 对应英文：Red, Green, Blue
      • 意思：三种基础色光（RGB颜色模型）
      • 音译：瑞德、格林、布鲁

    4. 正极

      • 对应英文：Positive
      • 意思：电源中电势较高的一端
      • 音译：波日提夫

    5. 负极

      • 对应英文：Negative
      • 意思：电源中电势较低的一端
      • 音译：内嘎提夫

    6. GND

      • 全称：Ground
      • 意思：接地端，电路中的公共参考点（0电势）
      • 音译：格朗德（或直接称“地”）

    7. 模拟输入引脚

      • 对应英文：Analog Input Pin
      • 意思：用于接收模拟信号的引脚（如A0-A5）
      • 音译：安纳log 因普特 品

    8. 数字引脚

      • 对应英文：Digital Pin
      • 意思：用于输出或输入数字信号（高/低电平）的引脚
      • 音译：迪吉塔尔 品

    三、代码与编程类

    1. int

      • 全称：Integer
      • 意思：整数类型（编程语言中的数据类型）
      • 音译：因特（或“整数”）

    2. void

      • 意思：无返回值（编程语言中的函数类型）
      • 音译：沃伊德

    3. setup()

      • 拆分：set + up
      • 意思：初始化函数（Arduino中只运行一次的函数）
      • 音译：赛特 阿普

    4. loop()

      • 意思：循环函数（Arduino中重复运行的函数）
      • 音译：路普

    5. pinMode()

      • 拆分：pin + mode
      • 意思：设置引脚模式的函数（输入/输出）
      • 音译：品 莫德

    6. OUTPUT

      • 意思：输出模式（引脚功能）
      • 音译：奥特普特

    7. INPUT

      • 意思：输入模式（引脚功能）
      • 音译：因普特

    8. Serial.begin()

      • 拆分：serial + begin
      • 意思：初始化串口通信的函数
      • 音译：西瑞尔 比金

    9. Serial.println()

      • 拆分：serial + print + ln（line）
      • 意思：串口打印并换行的函数
      • 音译：西瑞尔 普林特 莱恩

    10. analogRead()

      • 拆分：analog + read
      • 意思：读取模拟信号的函数（返回0-1023的值）
      • 音译：安纳log 瑞德

    11. digitalWrite()

      • 拆分：digital + write
      • 意思：输出数字信号的函数（高/低电平）
      • 音译：迪吉塔尔 莱特

    12. HIGH

      • 意思：高电平（数字信号状态，通常为5V或3.3V）
      • 音译：海格

    13. LOW

      • 意思：低电平（数字信号状态，通常为0V）
      • 音译：洛

    14. if

      • 意思：如果（条件判断语句）
      • 音译：伊夫

    15. else if

      • 拆分：else + if
      • 意思：否则如果（多条件判断语句）
      • 音译：艾尔思 伊夫

    16. else

      • 意思：否则（条件判断的默认分支）
      • 音译：艾尔思

    17. delay()

      • 意思：延时函数（暂停程序运行指定毫秒数）
      • 音译：迪雷

    18. const

      • 全称：constant
      • 意思：常量（不可修改的变量）
      • 音译：康斯特

    四、扩展应用类

    1. 传感器

      • 对应英文：Sensor
      • 意思：检测物理量（如温度、光线）并转换为电信号的元件
      • 音译：森索

    2. 控制器

      • 对应英文：Controller
      • 意思：控制其他设备运行的装置
      • 音译：康特罗勒

    3. 阈值

      • 对应英文：Threshold
      • 意思：判断条件的临界值
      • 音译：思柔尔德

    4. 逻辑

      • 对应英文：Logic
      • 意思：程序中判断和执行的规则
      • 音译：洛吉克
    • @ 2025-7-19 19:08:33

      硬件与元件相关

      • Arduino：阿尔杜伊诺（开源电子原型开发板）
      • LED：发光二极管（Light Emitting Diode），音译“莱德”
      • Potentiometer：电位器，音译“波滕提奥米特”
      • Resistor：电阻器，音译“雷西斯特”
      • Module：模块，音译“莫丢尔”
      • Circuit：电路，音译“瑟基特”
      • Pin：引脚，音译“平”
      • Analog：模拟的，音译“安纳log”
      • Digital：数字的，音译“迪吉塔尔”
      • Input：输入，音译“因普特”
      • Output：输出，音译“奥特普特”
      • 5V：5伏特（电压单位），音译“5伏”
      • GND：接地（Ground），音译“接地”
      • Signal：信号，音译“西格诺”
      • Voltage：电压，音译“沃尔泰吉”

      代码关键字与函数相关

      • int：整数（integer），音译“因特”
      • void：空（函数无返回值），音译“沃伊德”
      • setup：设置，音译“赛特普”
      • loop：循环，音译“鲁普”
      • Serial：串口，音译“西瑞欧”
      • begin：开始，音译“比金”
      • pinMode：引脚模式（pin+mode），音译“平莫德”
      • analogRead：模拟读取（analog+read），音译“安纳log瑞德”
      • digitalWrite：数字写入（digital+write），音译“迪吉塔尔莱特”
      • print：打印，音译“普林特”
      • println：打印并换行（print+line），音译“普林特莱因”
      • delay：延迟，音译“迪雷”
      • HIGH：高（电平），音译“海”
      • LOW：低（电平），音译“喽”
      • const：常量（constant），音译“康斯特”
      • value：值，音译“瓦柳”
      • if：如果，音译“伊夫”
      • else if：否则如果（else+if），音译“艾尔瑟伊夫”
      • else：否则，音译“艾尔瑟”

      其他术语

      • Baud rate：波特率，音译“鲍德瑞特”
      • Variable：变量，音译“瓦瑞厄布尔”
      • Threshold：阈值，音译“思柔绍尔德”
      • Ground：接地，音译“格朗德”
      • Resistor：电阻器，音译“雷西斯特”
      • @ 2025-7-19 19:07:10

        电子元件与引脚相关

        • Arduino：阿尔杜伊诺（开源电子原型平台）
        • LED：发光二极管（Light Emitting Diode），音译“埃利德”
        • Potentiometer：电位器，音译“波藤提奥米特”
        • Resistor：电阻器，音译“雷西斯特”
        • Pin：引脚，音译“平”
        • Analog：模拟的，音译“安纳log”
        • Digital：数字的，音译“迪吉塔尔”
        • Input：输入，音译“因普特”
        • Output：输出，音译“奥特普特”
        • 5V：5伏特（电压单位），音译“5伏”
        • GND：接地（Ground），音译“接地”

        代码关键字与函数相关

        • int：整数（integer），音译“因特”
        • void：空的（函数无返回值），音译“沃伊德”
        • setup：设置，音译“赛特普”
        • loop：循环，音译“鲁普”
        • Serial：串口，音译“西瑞欧”
        • begin：开始，音译“比金”
        • pinMode：引脚模式，由“pin（引脚）”和“mode（模式）”组成
        • analogRead：模拟读取，由“analog（模拟）”和“read（读取）”组成
        • digitalWrite：数字写入，由“digital（数字）”和“write（写入）”组成
        • print：打印，音译“普林特”
        • println：打印并换行，由“print（打印）”和“line（行）”组成
        • delay：延迟，音译“迪雷”
        • HIGH：高（电平），音译“海”
        • LOW：低（电平），音译“喽”
        • const：常量（constant），音译“康斯特”
        • value：值，音译“瓦柳”

        其他术语

        • Baud rate：波特率，音译“鲍德率”
        • Loop：循环，音译“鲁普”
        • Variable：变量，音译“瓦瑞厄布尔”
        • Threshold：阈值，音译“思柔绍尔德”
        • Resistor：电阻器，音译“雷西斯特”
        • Circuit：电路，音译“瑟基特”
        • Module：模块，音译“莫丢”
        • Signal：信号，音译“西格诺”
        • Voltage：电压，音译“沃尔泰吉”
        • Ground：接地，音译“格朗德”
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