物联网之ESP32控制GPIO输出点亮LED、网页控制LED开关

news2024/9/25 17:18:35

前言

不论学习什么单片机，最简单的外设莫过于IO口的高低电平控制LED，本文介绍如何使用Arduino控制ESP32的GPIO输出。通过本文的学习，掌握一定的Arduino程序架构知识，为以后大型项目程序学习打下基础，增强信心。

原理

GPIO引脚

引脚又叫管脚，英文叫Pin，就是从集成电路(芯片以及一些电子元件)内部电路引出与外围电路的接线的接口。
在ESP32开发板上，可以把这些称为引脚，引脚是从ESP32芯片内部引出，可以看到每个引脚都标有自己独特的名字。

其中有一类引脚叫GPIO引脚，负责输入/输出电压。开发板上D开头的引脚都是这种引脚，比如D2、D4、D15等等。
输入暂时不讲，这里先讲一下输出，简单来说，每个GPIO都可以输出高低电平。
电路上某点的电压(对公共参考点)或电位是高还是低。比如在逻辑电路中，高于某个数值的电位称其为高电位，或高电平，低于某个数值，为低电位或低电平。比如ESP32中，高电平的数值大于2.5V，低电平的数值小于0.5V，具体的数值最好通过测试研究来确定。

LED

LED(light-emitting diode)即发光二极管。它具有单向导电性，通过5mA左右电流即可发光，电流越大，其亮度越强，但若电流过大，会烧毁二极管，一般我们控制在3mA~20mA之间，通常会在LED管脚上串联一个电阻，目的就是限制通过发光二极管的电流不要太大，因此这些电阻又可以称为限流电阻。当发光二极管发光时，测量它两端电压约为1.7V，这个电压又叫做发光二极管的导通压降。
发光二极管正极又称阳极，负极又称阴极，电流只能从阳极流向阴极。直插式发光二极管长脚为阳极，短脚为阴极。

硬件电路设计

材料名称数量
直插式 LED 1
1kΩ 电阻 1
杜邦线(跳线) 若干
面包板 1

LED的正极接开发板的D12引脚，并串联一个电阻，负极接GND。

一定要接电阻，不然会由于电流过大，烧坏LED。

材料名称	数量
直插式 LED	1
1kΩ 电阻	1
杜邦线(跳线)	若干
面包板	1

软件设计

1、点亮一颗LED

如果想要点亮这颗LED，只需要先设定相关引脚为输出模式，然后给这个引脚赋值一个高电平即可。
// 设置LED引脚
int led_pin = 12;

void setup() {
  // 设定引脚为输出模式
  pinMode(led_pin, OUTPUT);
  // 点亮LED
  digitalWrite(led_pin, HIGH);
}

void loop() {
  
}
通过IDE编写上述代码，然后运行，此时会看到电路中的LED灯被点亮。

2、闪烁的LED

已经成功点亮一颗LED，接下来，可以尝试一下稍微复杂一点的逻辑，比如让颗LED闪烁。
实现LED闪烁的原理很简单，就是在loop函数中使用延时函数delay。先设置高电平，延时X秒，再设置低电平，延时X秒，之后就不断循环该语句即可。
在之前的初识Arduino编程语言中，已经学习loop函数的用法，如果想要让灯泡一直闪烁，则需要在loop函数中不断改变LED状态。
// 设置LED引脚
int led_pin = 12;

void setup() {
  // 设定引脚为输出模式
  pinMode(led_pin, OUTPUT);
}

void loop() {
  // 点亮LED
  digitalWrite(led_pin, HIGH);
  // 等待一段时间
  delay(1000);
  // 关闭LED
  digitalWrite(led_pin, LOW);
  // 等待一段时间
  delay(1000);
}
运行程序，LED就闪烁了。