基于树莓派点亮RGB三基色LED灯
上一篇实现了树莓派的第一个基础实验——点亮双色LED灯，并了解了树莓派GPIO的基本用法。如果你已经成功完成过树莓派双色LED灯实验，并且对深入树莓派玩法有更多的兴趣的话，那么我们进一步尝试点亮一个更加绚丽的LED灯：RGB三基色LED灯。
一、介绍
RGB-LED模块可以发出各种颜色的光。红色，绿色和蓝色的三个LED被封装到透明或半透明塑料外壳中，并带有四个引脚。红色，绿色和蓝色三原色可以按照亮度混合并组合各种颜色，因此可以通过控制电路使RGB-LED发出彩色光。
二、组件
Raspberry Pi 4b主板*1
树莓派电源*1
40P软排线*1
RGB-LED模块*1
面包板*1
跳线若干
三、实验原理
在本实验中，我们将使用PWM技术来控制RGB的亮度。
脉冲宽度调制（PWM）是一种通过数字方式获取模拟结果的技术。数字控制用于创建方波，信号在高电平和低电平之间切换。这种开关模式，可以通过改变信号持续的时间部分，与信号关闭的时间来模拟全开（5V）和关（0V）之间的电压。“有效”的持续时间称为脉冲宽度。要获得不同的模拟值，可以更改或调节脉冲宽度。如果你使用的LED重复此开关模式足够快，得到信号好像是0到5V之间的稳定电压，控制LED的亮度。
四、实验步骤
建立电路，按照如下表格连线：
| 树莓派 | T形转接板 | RGB-LED灯模块 |
|---|---|---|
| GND | GND | GND |
| GPIO0 | GPIO17 | R |
| GPIO1 | GPIO18 | G |
| GPIO2 | GPIO27 | B |
#!/usr/bin/env python #告诉Linux本文件是一个Python程序
import RPi.GPIO as GPIO #导入控制GPIO的模块，RPi.GPIO
import time #导入时间模块，提供延时、时钟和其它时间函数
colors = [0xFF0000, 0x00FF00, 0x0000FF, 0xFFFF00, 0xFF00FF, 0x00FFFF] #颜色列表
R = 11 #定义物理针脚号
G = 12
B = 13
#初始化程序
def setup(Rpin, Gpin, Bpin):
global pins # 在函数内部声明被其修饰的变量是全局变量
global p_R, p_G, p_B
pins = {'pin_R': Rpin, 'pin_G': Gpin, 'pin_B': Bpin}
GPIO.setmode(GPIO.BOARD) # 设置引脚编号模式为板载模式，即树莓派上的物理位置编号
for i in pins:
GPIO.setup(pins[i], GPIO.OUT) # 设置针脚模式为输出（或者输入GPIO.IN）
GPIO.output(pins[i], GPIO.LOW) # Set pins to low(0 V) to off led
p_R = GPIO.PWM(pins['pin_R'], 2000) # set Frequece to 2KHz
p_G = GPIO.PWM(pins['pin_G'], 1999)
p_B = GPIO.PWM(pins['pin_B'], 5000)
p_R.start(0) # Initial duty Cycle = 0(leds off)
p_G.start(0)
p_B.start(0)
def map(x, in_min, in_max, out_min, out_max): #将颜色的刺激量转换为占空比对应的值。
return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min
def off():
for i in pins:
GPIO.output(pins[i], GPIO.LOW) # Turn off all leds
def setColor(col): # For example : col = 0x112233
R_val = (col & 0xff0000) > > 16 # 先“与”运算 只保留自己颜色所在位的值有效
G_val = (col & 0x00ff00) > > 8 # 再“右移”运算 将自己颜色所在位的值提取出来
B_val = (col & 0x0000ff) > > 0
R_val = map(R_val, 0, 255, 0, 100) # 将颜色的刺激量转换为占空比对应的值
G_val = map(G_val, 0, 255, 0, 100)
B_val = map(B_val, 0, 255, 0, 100)
p_R.ChangeDutyCycle(R_val) # 更改占空比，调整该颜色的亮度
p_G.ChangeDutyCycle(G_val)
p_B.ChangeDutyCycle(B_val)
#循环函数
def loop():
while True:
for col in colors:
setColor(col)
time.sleep(1)
#资源释放
def destroy():
p_R.stop() #Turn off PWM
p_G.stop()
p_B.stop()
off() # Turn off all leds
GPIO.cleanup() #重置GPIO状态
#程序入口
if __name__ == "__main__":
try: #用try-except代码块来处理可能引发的异常
setup(R, G, B) #调用初始化设置LED灯的函数
loop() #调用循环函数
except KeyboardInterrupt: #如果遇用户中断（control+C），则执行destroy()函数
destroy() #调用清除LED状态的函数