面向初学者的Arduino编程：交通灯控制器项目教程

Arduino红绿灯是一个有趣的小项目，您可以在一个小时内完成构建。这是使用Arduino构建自己的方法，以及如何更改电路以实现高级变体。

如果您希望将其作为视频教程观看，我们将向您介绍：

构建Arduino交通灯控制器所需的条件

除了基本的Arduino，还需要：

  • 1个10k欧姆电阻器
  • 6个220欧姆电阻器
  • 面包板
  • 连接导线
  • 红色，黄色和绿色LEDs

    • 只要有足够的引脚，几乎任何Arduino都可以用于该项目。确保您阅读了我们的Arduino购买指南。

    Arduino Traffic Light：基础知识

    让我们从小处入手。一个基本的单一交通信号灯是一个不错的起点。电路如下：

    将每个LED的阳极（长脚）连接到数字引脚8、9和10（通过220欧姆电阻）。将阴极（短脚）连接到Arduino的地面。

    首先定义变量，以便您可以通过名称而不是数字来寻址灯。开始一个新的Arduino项目，并从以下几行开始

    让我们分解一下此代码。 changeLights 功能执行所有艰苦的工作。这样会将交通信号灯旋转通过黄色和红色，然后又变回绿色。当在 loop 函数内部调用该代码时，Arduino将永久运行该代码，每次暂停15秒。

    changeLights 函数由四个不同的步骤组成：

  • 绿色点亮，黄色熄灭
  • 黄色熄灭，红色点亮
  • 黄色点亮，红色点亮
  • 绿色开启，关闭红色，关闭黄色

    • 这四个步骤复制了实际交通信号灯中使用的过程。对于每个步骤，代码都非常相似。使用 digitalWrite 可以打开或关闭相应的LED。这是一个Arduino函数，用于将输出引脚设置为HIGH（高）（打开）或LOW（低）（关闭）。

    启用或禁用所需的LED后，延迟使Arduino等待给定的时间。在这种情况下，需要三秒钟。

    更深入：Arduino人行横道

    现在您已经了解了基础知识，请对其进行改进。添加一个按钮，方便行人随时改变灯光：

    注意交通信号灯与前面的示例完全相同。将按钮连接到数字引脚12。您会注意到该开关上连接了一个高阻10k欧姆电阻，您可能想知道为什么。这是一个下拉电阻。

    一个开关允许电流流过或不让电流流过。这似乎很简单，但是在逻辑电路中，电流应始终以高或低状态（请记住，1或0，HIGH或LOW）流动。您可能会假设没有被真正按下的按钮开关处于LOW状态，但实际上，它被称为“浮动"状态，因为根本没有消耗电流。

    在这种浮动状态状态下，由于电干扰而波动时，可能会出现错误的读数。换句话说，浮动开关既不能提供可靠的HIGH读数，也不能提供LOW读数。下拉电阻器在开关闭合时保持少量电流流动，从而确保了准确的低态读数。

    在其他逻辑电路中，您可能会找到一个上拉电阻器，而这

    现在，在代码的循环部分中，而不是每隔15秒更改一次灯，您将按照相同的原理工作，但要相反，请确保特定的逻辑门默认为高。而是读取按钮开关的状态，并且仅在激活按钮时才更改灯光。

    首先添加一个新变量来存储按钮销：

    int button = 12; // switch is on pin 12

    现在，在设置功能，添加新行以将开关声明为输入。添加一行以将交通灯设置为绿色舞台。如果没有此初始设置，它们将一直关闭，直到第一次运行 changeLights 。

    pinMode(button, INPUT);digitalWrite(green, HIGH);

    将整个循环功能改为以下内容：

    void loop() {    if (digitalRead(button) == HIGH){        delay(15); // software debounce        if (digitalRead(button) == HIGH) {            // if the switch is HIGH, ie. pushed down - change the lights!            changeLights();            delay(15000); // wait for 15 seconds        }    }}

    做吧。您可能想知道为什么按钮检查会发生两次（ digitalRead（button）），并间隔一小段时间。这在反跳。就像按钮的下拉电阻一样，这种简单的检查可以停止代码以检测按下按钮时是否受到干扰。

    在 if 语句中等待15秒钟，红绿灯至少在这段时间内不能改变。 15秒过后，循环将重新启动。每次循环重新启动时，它都会再次读取按钮的状态，但是如果不按下按钮， if 语句将永远不会激活，指示灯也不会改变，并且程序会再次重新启动。

    这是它的外观（加速）：

    带有结点的Arduino交通灯

    让我们尝试一个更高级的模型。代替人行横道，将电路更改为具有两个交通信号灯：

    将第二个交通信号灯连接至数字引脚11、12和13。

    First, assign your new traffic light pins to variables, and configure them as outputs, like in the first example:

    // light oneint red1 = 10;int yellow1 = 9;int green1 = 8;// light twoint red2 = 13;int yellow2 = 12;int green2 = 11;void setup(){    // light one    pinMode(red1, OUTPUT);    pinMode(yellow1, OUTPUT);    pinMode(green1, OUTPUT);    // light two    pinMode(red2, OUTPUT);    pinMode(yellow2, OUTPUT);    pinMode(green2, OUTPUT);}

    现在，更新您的循环以使用第一个示例中的代码（而不是人行横道）：

    void loop(){    changeLights();    delay(15000);}

    再次，所有工作都在 changeLights 函数中进行。该代码不会代替红色>红色和黄色>绿色，而是替换交通信号灯。当一个为绿色时，另一个为红色。这是代码：

    void changeLights(){    // turn both yellows on    digitalWrite(green1, LOW);    digitalWrite(yellow1, HIGH);    digitalWrite(yellow2, HIGH);    delay(5000);    // turn both yellows off, and opposite green and red    digitalWrite(yellow1, LOW);    digitalWrite(red1, HIGH);    digitalWrite(yellow2, LOW);    digitalWrite(red2, LOW);    digitalWrite(green2, HIGH);    delay(5000);    // both yellows on again    digitalWrite(yellow1, HIGH);    digitalWrite(yellow2, HIGH);    digitalWrite(green2, LOW);    delay(3000);    // turn both yellows off, and opposite green and red    digitalWrite(green1, HIGH);    digitalWrite(yellow1, LOW);    digitalWrite(red1, LOW);    digitalWrite(yellow2, LOW);    digitalWrite(red2, HIGH);    delay(5000);}

    这是（加快）的样子：

    Arduino Traffic Light下一步

    今天就这些。您对Arduino LED和按钮的新了解适用于各种不同的项目。如果您想扩展这些交通信号灯，为什么不建一个四通（或更多）路口，并配备许多行人过路处和行人交通信号灯呢？

    还是为什么不通过更大的扩展您的新技能DIY MIDI控制器或带有Xod的Arduino机器人等项目？您还可以看一下使用VS Code和PlatformIO的Arduino编码。

    图片来源：androsvector / Shutterstock

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