用树莓派控制发光二极管

上一节我们讲了树莓派可以通过输入输出(I/O)来与现实世界进行沟通。今天我们实际操作一下，通过树莓派的GPIO来控制发光二极管，体验计算机如何通过程序来控制实际的电路。

需要的材料

要完成本节的实验，需要准备如下的电子原件：

• 一个发光二极管，颜色不限
• 一个500-2K欧姆的电阻。我使用的是1K欧姆的电阻。
• 两条跳线
• 面包板（可选，没有面包板，需要把元器件直接连接，容易出问题）
• 树莓派GPIO扩展组件（可选）

下面我们来逐个介绍一f下这些原器件，已经知道的同学可以跳过。

发光二极管

是二极管的一种，二极管的主要特性是整流，既电流只能正向流过，反方向会被阻断。发光二极管也叫LED，当电流正向流过时可以发光，有很多颜色可选，主要用途是标识电路的工作状态，最常见的是各种电器电源指示灯，表示现在电器已经通电正在工作中。在电路中二极管的符号如下

电阻

顾名思义，电阻主要是阻挡电流通过，控制电路中电流的大小。用欧姆（符号是Ω）来表示电阻大小，今天我们使用的1K欧姆电阻可以帮助保护树莓派，发光二极管正向电阻基本为0，如果没有电阻保护，二极管发光时的电流过大，会烧毁树莓派。电阻的符号有如下2种：

面包板

是用于实验和设计电路的特别好的工具，它上面有很多小插孔，可以插入各种电子元件，非常适合进行电路调试和设计。

面包板上下标有+,-符号的是电源区，每行是相通的，用来连接外部的电源，通常用上面的+连接外部电源正极，下面的-连接电源负极。中间部分标有ABCD...的是元件区，ABCDE是竖着相通的，下面的FGHIJ也是竖着相通的。

跳线

跳线是用来连接不同元件的，有公对公，公对母，母对母三种。

如果不用面包板，用跳线直接连GPIO时，跳线的一端必须是母头，以插到GPIO的引脚上，我们使用面包板和GPIO扩展，所以使用的公对公跳线。

树莓派GPIO扩展组件

直接让元器件直连GPIO虽然可行，但容易出现短路，连接不牢等问题，所以最好使用扩展组件+面包板的组合，这样搭起电路来更方便。市场上的GPIO扩展组件比较多，我使用的是一个扩展电路板+扩展排线的方式。下图中扩展电路板已经与排线连好了。

好，现在我们的全部元器件都准备好了。

现在我们按下面的电路把这些元器件连起来

引脚1是3.3V的电源，GND可以连接GPIO的引脚6或者14等（标识为GND的引脚都可以）。

这时给树莓派通电开机，连接电路后可以看到二极管亮起来。这样做的目的是确保电路连接正常，方便接下来的程序控制。

接下来我们把连接电源的跳线（上图为红色线）换到GPIO27(第12号引脚），LED灯熄灭了，因为GPIO默认为输入，现在是低电压，没法让灯亮起来。

控制LED的Python程序

现在让我们开始编写代码来控制连接到GPIO27的LED电路吧。代码如下：

import RPi.GPIO as GPIO    #需要使用别人写好的类库
from time import sleep     #需要使用别人写好的类库
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(27,GPIO.OUT)  #这2句把GPIO27设置为输出模式
while True:
    GPIO.output(27,True)   #在GPIO输出高电位1，此时LED亮
    sleep(1)             #等1秒
    GPIO.output(27,False)  #在GPIO输出低电位0，此时LED灭
    sleep(1)            #等待1秒

用上面的程序，可以让LED亮1秒暗1秒，直到程序退出。如果你连接的不是GPIO27，请把上面代码的27换成你实际连接的GPIO编号。（你也可以尝试修改sleep的时间，比如改为0.2, 3等来试一下不同的LED闪烁效果）

现在我们体会到了用程序和GPIO控制实际电路是怎么回事了，你可能对上面的Python代码还不了解，下一讲我们将对此进行详细讲解，同时换另一种更简介的代码来控制LED。