mBlock & Arduino（1）哈囉！LED！ << 前情

在〈mBlock & Arduino（1）哈囉！LED！〉中，我們讓 Arduino Uno 板子上標示為 L 的 LED 閃爍，這是為了能立即體驗一下如何控制 Arduino，接下來，我們要外接 LED，這就需要對 Arduino 板子以及相關電子電路元件有多一點的認識。

認識數位輸出／輸入腳位

Arduino Uno 的規格說明，可以在官方網站的 Arduino – ArduinoBoardUno 中找到，一下子完整認識板子上所有腳位沒有意義，因此，我的文件將採用到哪個講哪個的方式。

想要能點亮外接的 LED，可以使用數位輸出／輸入腳位 D0 到 D13，當作為輸出時，這些腳位的直流電流最高可以是 40 mA，高電位相對於 GND 是 5V，低電位是 0V。

GND 是 Ground 的意思，一般中文常稱為共地或接地，不過，「地」這個名稱常引起誤會，以為它真的是接到地面去了，在這邊，Ground 的意思應該是「基準」，電路中有個共同的電位基準時，當我指電路中某點為 5V，就是指相對於共同的電位基準，也就是相對於 GND 的點是 5V。

在 Arduino Uno 板子上，D0 到 D13，以及 GND 接點的位置如下：

認識 LED

LED 的名稱是發光二極體（Light-Emitting Diode），是一種半導體二極體，具有陽極和陰極兩個端子，一個 LED 元件的兩隻接腳長度不同，長的接腳是接正極，短的接腳是接負極，也可以藉由塑膠外殼上有平面的那邊來識別負極所在：

至於半導體二極體的運作方式，最簡單的說法是，當二極體被施以正向電壓（也就是正極電位高於負極），且電位差達某個值，二極體能夠導電（LED 的話會發出亮光），此時二極體正負極電位差幾乎固定，稱之為順向偏壓（Forward Bias），不同的二極體順向偏壓不同，需要查閱規格才能得知（LED 的話，可參考 LED 條目中的資料），當二極體被施以逆向電壓，二極體不會導電。

理想上，希望二極體施於正向電壓而導電時，能擁有無限小的電阻，而施以負向電壓時擁有無限大的電阻而不導電，也就是希望電壓電流曲線可以如下圖：

實際上半導體二極體的電壓電流曲線，可以參考維基百科 二極體 條目的這張圖：

逆向電壓實際上是還有極微小的電流，其中 Vbr 是崩潰電壓，一般約數十伏特，超過的話二極體會崩潰而導致大量電流通過，無論如何，必須對流經二極體的電流做出限制，以免二極體因為電流過高而燒毀。

在銜接 LED 時，基本上會串接電阻以提供壓降、限制電流，LED 一般需要的電流為 20 mA，若 Arduino 輸出腳位為高電位 5V，假設 LED 的順向偏壓為 2V，那電阻壓降則為 3V，根據歐姆定律 R = V / I，至少應提供 3V / 0.02A，也就是 150 Ω 的電阻，保守起見，常見使用的是串接 220 Ω 的電阻，如下圖：

認識電阻色碼

每個電阻器上環繞著一圈圈的顏色，大多是四環，也有五環甚至六環，環的顏色各對應至一個數字，可參考 四環電阻色碼計算器 中的圖片：

電阻連接時沒有方向之分，環的讀取就如上圖，可用電阻上環分佈較密的一端為左開始判讀，以上圖的四環電阻為例，綠對應至 5，藍對應至 6，黃對應至 10K，這表示電阻值是 560 KΩ，一般都會直接背「黑、棕、紅、澄、黃、綠、藍、紫、灰、白」這個口訣，代表數值 0 到 9，第三個色碼如果是黃就是 4，也就要有四個 0，就是 10K 的意思，第四條色碼則是容忍值；如果是上圖中下方的五環電阻，紅、澄、紫、黑分別對應至 2、3、7 與 1Ω，電阻值就是 237 Ω。

懶得記的話，四環電阻色碼計算器 中可以直接輸入電阻上的色碼，它會幫你計算出電阻值，要不然直接在網路上搜尋「電阻色碼」，也會找到計算方式，或其他線上計算器。

認識麵包板

談到麵包板，就想到以前學校做實驗時的惡夢，沒想到現在竟然要來介紹它！麵包板基本上就是橫向連通、直向連通、上下不通，例如：

同一個連通方向，表示每個孔間都是導通的，有的麵包板沒有上圖中藍與紅的部份，如果有的話，通常藍那列會拿來接 GND，紅那列會拿來接電源正端。如果要將上面 LED 連接的概要圖，使用麵包板銜接的話，可以像是：

線路複雜時，紅列接電源正端，藍列接電源負端是比較方便的作法，當然，對於簡單的線路，不一定要這麼做。

Arduino Uno 外接 LED

照按以上的說明，如果想要在 Arduino Uno 上外接 LED，並利用 D3 腳位的輸出來點亮 LED，可以如下：

程式的撰寫與〈mBlock & Arduino（1）哈囉！LED！〉是相同的，你只要將其中的數位腳位 13 改為 3 就可以了。

後續 >> mBlock & Arduino（3）利用按鍵控制 Scratch 貓咪