基本功能：

• 长按控制按钮开机，长按控制按钮关机（>3s）
• 通过三个调节按钮调节灯的颜色，每一个按钮分别对应R，G，B值
• 模式切换：短按控制按钮切换模式（长亮模式/闪烁模式）

元器件清单：

• Arduino Uno R3
• 小号面包板
• 跳线
• 10kΩ 电阻（×4）
• 220Ω 电阻（×3）
• USB电缆
• 按键 （×4）
• 5mm 共阴极 RGB LED

知识回顾：（参考书目《Arduino魔法书》）

　　1. 脉冲宽度调制（P25 - P27）

• PWM的输出可以写入数值的范围：0~255

• PWM的工作原理：方波（占空比的概念）

• “你并没有改变输送到LED的电压，为何又能在降低占空比时让LED变暗呢？……如果LED每1ms就开关一次，它看起来就是近乎一半的亮度，这是因为它闪烁的速度超过了人眼能察觉的速度。因此，大脑实际上时平均了这个信号，并欺骗你相信这个LED只有一半的亮度。”

  　　2. 上拉电阻和下拉电阻（P28 ~ P30）

• 没有使用下拉电阻的情况

  　　

• * 按键没有按下时，要读取的输入引脚什么也没有接——这个输入引脚被称为“悬空”。由于这个引脚没有实际地接到0V或者5V，读取它时会导致意料之外的结果，因为附近的电气噪声会导致其值在高低电平之间来回波动。

• 下拉电阻：将输出端拉一根导线连接到地

  　　

  　　上拉电阻：将输出端拉一根导线连接到电源

  　　

  　　3. 按钮的消抖动（P30 ~ P33）

  1 /*
  2 * 消抖动函数：
  3 * button: 要消抖动的按钮
  4 * last: 该按钮的上一个状态
  5 * 返回值：消抖动后读回的按钮状态
  6
  7 * - 这里所谓的消抖动，实际上就是如果检测到电压变化后先不操作，因为可能是抖动阶段的
  8 * 电压改变，等5m之后再读取当前值，避开抖动阶段。
  9 * - 如果没有使用消抖动函数，在抖动的过程中电压多次变化，会得到很多次“按钮按下”的
  10 * 结论，从而造成短时间内频繁的开灯关灯。
  11 */
  12 boolean debounce(int button, boolean last) {
  13 boolean current = digitalRead(button);
  14 if (last != current) {
  15 delay(5);
  16 current = digitalRead(button);
  17 }
  18 return current;
  19 }

  　　4. BlinkWithoutDelay:

  　　这里的bilink借鉴的是examples中的BlinkWithoutDelay.ino中的blink方法，这种写法允许在blink的同时做其它工作。比如：读取按钮的输入等。但是如果使用的是Blink.ino中的写法，在delay()的时候是不能做其它工作的。

电路图：

　　

完整源代码：

1 /* 彩色小台灯
2
3 * 基本功能： 长按控制按钮开机，长按控制按钮关机（>3s）；
4 通过三个调节按钮调节灯的颜色，每一个按钮分别对应R，G，B值；
5 模式切换：短按控制按钮切换模式（长亮模式/闪烁模式）
6
7 * 作者：Shadow
8 * 时间 ： 2020/09/08
9 */
10
11 const int BLED = 9;
12 const int GLED = 10;
13 const int RLED = 11;
14
15 const int R_BUTTON = 2;
16 const int G_BUTTON = 3;
17 const int B_BUTTON = 4;
18
19 // 用来记录当前灯颜色对应的RGB值
20 int R = 0;
21 int G = 0;
22 int B = 0;
23
24 // lastButton_X是按钮的上一个状态；currentButton_X是按钮的当前状态
25 // 这里所讲的按钮状态实际上是指按钮所连接的引脚读入的电平值是HIGH还是LOW
26 // 用来辅助实现按钮消抖函数debounce()
27 boolean lastButton_R = LOW;
28 boolean currentButton_R = LOW;
29 boolean lastButton_G = LOW;
30 boolean currentButton_G = LOW;
31 boolean lastButton_B = LOW;
32 boolean currentButton_B = LOW;
33
34 // 辅助实现blink()函数的变量
35 int ledState = LOW; // 记录LED灯的当前状态，LOW: dark; HIGH: light
36 unsigned long previousMillis = 0; // will store last time LED was updated
37 const long interval = 500; // interval at which to blink (milliseconds)
38
39 // 与控制按钮相关的变量
40 const int MODE_BUTTON = 6;
41 int mode = 0; // 0: 关机; 1: 长亮; 2: blink
42 boolean lastButton_mode = LOW;
43 boolean currentButton_mode = LOW;
44
45 void setup()
46 {
47 pinMode(BLED, OUTPUT);
48 pinMode(GLED, OUTPUT);
49 pinMode(RLED, OUTPUT);
50 pinMode(R_BUTTON, INPUT);
51 pinMode(G_BUTTON, INPUT);
52 pinMode(B_BUTTON, INPUT);
53 pinMode(MODE_BUTTON, INPUT);
54 }
55
56 /*
57 * 消抖动函数：
58 * button: 要消抖动的按钮
59 * last: 该按钮的上一个状态
60 * 返回值：消抖动后读回的按钮状态
61 */
62 boolean debounce(int button, boolean last) {
63 boolean current = digitalRead(button);
64 if (last != current) {
65 delay(5);
66 current = digitalRead(button);
67 }
68 return current;
69 }
70
71 // light the led
72 void light() {
73 analogWrite(RLED, R);
74 analogWrite(BLED, B);
75 analogWrite(GLED, G);
76 }
77
78 // turn off the led
79 void dark() {
80 digitalWrite(RLED, LOW);
81 digitalWrite(BLED, LOW);
82 digitalWrite(GLED, LOW);
83 }
84
85 // blink
86 void blink() {
87 // 这里的bilink借鉴的是examples中的BlinkWithoutDelay.ino中的blink方法，这种写法允许在blink的同时做其它工作
88 // 比如：读取按钮的输入等。但是如果使用的是Blink.ino中的写法，在delay()的时候是不能做其它工作的。
89 unsigned long currentMillis = millis();
90
91 if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
92 // save the last time you blinked the LED
93 previousMillis = currentMillis;
94
95 // if the LED is off turn it on and vice-versa:
96 if (ledState == LOW) {
97 ledState = HIGH;
98 light();
99 }
100 else {
101 ledState = LOW;
102 dark();
103 }
104
105 }
106 }
107
108 void loop()
109 {
110 // Step1: check the current mode
111 if (mode == 0)
112 {
113 dark();
114 }
115 else if (mode == 1) {
116 light();
117 }
118 else {
119 blink();
120 }
121
122
123 // Step2: change the color if some buttons were pressed
124 // read the current state of buttons
125 currentButton_R = debounce(R_BUTTON, lastButton_R);
126 currentButton_G = debounce(G_BUTTON, lastButton_G);
127 currentButton_B = debounce(B_BUTTON, lastButton_B);
128
129 // if button is pressed, change the related rgb value
130 if (lastButton_R == LOW && currentButton_R == HIGH) {
131 // button_R is pressed
132 R += 5;
133 if (R == 260)
134 R = 0;
135 }
136 if (lastButton_G == LOW && currentButton_G == HIGH) {
137 // button_G is pressed
138 G += 5;
139 if (G == 260)
140 G = 0;
141 }
142 if (lastButton_B == LOW && currentButton_B == HIGH) {
143 // button_B is pressed
144 B += 5;
145 if (B == 260)
146 B = 0;
147 }
148
149 // update last state of each button
150 lastButton_R = currentButton_R;
151 lastButton_G = currentButton_G;
152 lastButton_B = currentButton_B;
153
154 //Step3: change the mode if mode_button is pressed, turn on or off if mode_button is pressed more than 3 seconds
155 currentButton_mode = debounce(MODE_BUTTON, lastButton_mode);
156 if (lastButton_mode == LOW && currentButton_mode == HIGH) {
157 // button_mode is pressed, start timing
158 unsigned long pressMillis = millis();
159 unsigned long releaseMillis = millis();
160 while (digitalRead(MODE_BUTTON) == HIGH) {
161 releaseMillis = millis();
162 }
163 // button_mode is released, record the period from press to release
164 unsigned long periodMillis = releaseMillis - pressMillis;
165
166 if (periodMillis > 3000 && mode != 0) {
167 mode = 0;
168 }
169 else if (periodMillis > 3000 && mode == 0) {
170 // if the previous state is dark, then light
171 mode = 1;
172 }
173 else if (mode == 1) {
174 mode = 2;
175 }
176 else {
177 mode = 1;
178 }
179 }
180
181 }

实验截图：

　　自己设计完成的第一个小项目，留两张照片记录一下吧~