Farbenspiele mit einem LED-Streifen - Programmieren mit Arduino

Lesezeit: 8 Minuten

Ein LED-Streifen soll nach Betätigung einer Taste verschiedene Farben anzeigen. Die LEDs sollen in unterschiedlichen Reihenfolgen leuchten.

Der LED-Streifen besteht aus mehreren miteinander verbundenen RGB-LEDs. Jede besitzt einen eigenen Controller und kann einzeln angesteuert werden. Er benötigt nur einen digitalen Eingang.

RGB ist eine Mischung der Farben Rot, Grün und Blau. Jede Farbe kann von 0 bis 255 gesetzt werden, die Werte werden durch Kommata getrennt.

Hier findest du einen Überblick über die 🔗RGB-Farbcodes (externer Link abgerufen am 09.08.23).

Beispiele:

Benötigte Bauteile:

LED-Streifen
Tastenfeld 1×4
Leitungsdrähte

Baue die Schaltung auf.
(Fahre mit der Maus über das Bild, um die Bezeichnungen der Bauteile zu sehen)

Achte auf die Polung. Sie kann bei den LED-Streifen verschiedener Hersteller unterschiedlich sein.

Mit einem kleinem Programm kannst du testen, ob das Tastenfeld richtig angeschlossen ist.
Die gedrückte Taste wird im ➨Seriellen Monitor angezeigt.

/*
  Anschlüsse am Tastenfeld von links nach rechts
  GND D4 D5 D6 D7
*/
int TASTER_EINS = 5;  // Taste 1 
int TASTER_ZWEI = 4;  // Taste 2 
int TASTER_DREI = 7;  // Taste 3 
int TASTER_VIER = 6;  // Taste 4 

void setup() 
{ 
  Serial.begin(9600);
  
  // auf serielle Verbindung warten
  while (!Serial) {;}  

  // INPUT_PULLUP -> Eingangspegel auf HIGH setzen 
  pinMode(TASTER_EINS, INPUT_PULLUP); 
  pinMode(TASTER_ZWEI, INPUT_PULLUP); 
  pinMode(TASTER_DREI, INPUT_PULLUP); 
  pinMode(TASTER_VIER, INPUT_PULLUP); 
} 

void loop() 
{ 
  if (digitalRead(TASTER_EINS) == LOW) 
  {   
    delay(100); 
    Serial.println("Taste 1 an Pin " + String(TASTER_EINS));        
  } 

  if (digitalRead(TASTER_ZWEI) == LOW)   
  {  
    delay(100);   
    Serial.println("Taste 2 an Pin " + String(TASTER_ZWEI));     
  } 
 
  if (digitalRead(TASTER_DREI) == LOW)  
  {  
    delay(100); 
    Serial.println("Taste 3 an Pin " + String(TASTER_DREI));    
  } 

  if (digitalRead(TASTER_VIER) == LOW)   
  {  
    delay(100);  
    Serial.println("Taste 4 an Pin " + String(TASTER_VIER));    
  } 
}

Das eigentliche Programm:
Als Erstes musst du eine Bibliothek installieren:

Sketch → Bibliothek einbinden → Bibliotheken verwalten

Jedem Befehl muss der Name des LED-Streifens vorangestellt werden.

Funktionen der Bibliothek Adafruit_NeoPixel (Auswahl)

Schlüsselwort	Aktion
begin()	LED-Ring starten
numPixels()	Anzahl der LEDs lesen
show()	LED-Ring einschalten
clear()	LED-Ring ausschalten
setPixelColor(LED-Nummer, rot, grün, blau)	Farbe einer LED setzen LED-Nummer rot -> 0 - 255 grün -> 0 - 255 blau -> 0 - 255
setBrightness()	Helligkeit setzen (0−255)
Color(rot, grün, blau)	Farbe für alle LEDs setzen rot -> 0 - 255 grün -> 0 - 255 blau -> 0 - 255 Beispiel rot: int Farbe = LEDStreifen.Color(255, 0, 0); Beispiel grün: int Farbe = LEDStreifen.Color(0, 255, 0); Beispiel blau: int Farbe = LEDStreifen.Color(0, 0, 255);
fill(Farbe, Start, Ende)	Farbe für die mit Start und Ende bezeichneten Pixel setzen

Probiere die folgenden Beispiele:

Farbwechsel

# include "Adafruit_NeoPixel.h"
# define STREIFEN 8

// Anzahl der LEDs -> muss angepasst werden
# define AnzahlLED 15

/*
  Initialisierung des LED-Streifens
  Parameter:
  LED-Streifen -> Name des LED-Streifens  
  AnzahlLED -> Anzahl der LEDs
  STREIFEN -> verwendeter Pin
  NEO_GRB + NEO_KHZ800 -> Typ des verwendeten LED-Streifens
*/
Adafruit_NeoPixel LEDStreifen = Adafruit_NeoPixel(AnzahlLED,STREIFEN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup()
{
  // setBrightness(0..255)
  LEDStreifen.setBrightness(200);

  // NeoPixel Bibliothek initialisieren
  LEDStreifen.begin();
}

void loop()
{
  LEDStreifen.clear();
  LEDStreifen.show();
  
  int  Farbe;

  // rot
  Farbe = LEDStreifen.Color(255, 0, 0);
  LEDStreifen.fill(Farbe, 0, AnzahlLED);
  LEDStreifen.show();
  delay(1000);

  // grün
  Farbe = LEDStreifen.Color(0, 255, 0);
  LEDStreifen.fill(Farbe, 0, AnzahlLED);
  LEDStreifen.show();
  delay(1000);

  // blau
  Farbe = LEDStreifen.Color(0, 0, 255);
  LEDStreifen.fill(Farbe, 0, AnzahlLED);
  LEDStreifen.show();
  delay(1000);

  // gelb
  Farbe = LEDStreifen.Color(255, 255, 0);
  LEDStreifen.fill(Farbe, 0, AnzahlLED);
  LEDStreifen.show();
  delay(1000);

  // pink
  Farbe = LEDStreifen.Color(255, 20, 147);
  LEDStreifen.fill(Farbe, 0, AnzahlLED);
  LEDStreifen.show();
  delay(1000);

  // Pause
  LEDStreifen.clear();
  LEDStreifen.show();
  delay(2000);
}

Farbe rot dimmen

# include "Adafruit_NeoPixel.h"  
int STREIFEN = 8;  

// Anzahl der LEDs -> muss angepasst werden
int AnzahlLED = 15;  

/*
  Initialisierung des LED-Streifens
  Parameter:
  LED-Streifen -> Name des LED-Streifens  
  AnzahlLED -> Anzahl der LEDs
  STREIFEN -> verwendeter Pin
  NEO_GRB + NEO_KHZ800 -> Typ des verwendeten LED-Streifens
*/
Adafruit_NeoPixel  LEDStreifen = Adafruit_NeoPixel(AnzahlLED, STREIFEN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); 

void setup()  
{ 
  // NeoPixel Bibliothek initialisieren 
  LEDStreifen.begin();  

  // Helligkeit setzen (0 ... 255)
  LEDStreifen.setBrightness(200); 
} 

void loop()  
{  
  /* rot dimmen   
    die Variable i erhöht den Anteil von rot
    von 0 bis 255
    LEDNummer -> Nummer der LED 
    0 bis numPixels() = Anzahl der LEDs im Streifen
    LEDStreifen.setPixelColor(LEDNummer, LEDStreifen.Color(i, 0, 0)); 
    -> Farbe der LED (LEDNummer) setzen
  */
  for (int i = 0; i < 255; i++)  
  {    
    for (int LEDNummer = 0; LEDNummer < LEDStreifen.numPixels(); LEDNummer++)      
    {   
      LEDStreifen.setPixelColor(LEDNummer, LEDStreifen.Color(i, 0, 0));     
      LEDStreifen.show();  
    } 
  }  

  // Anteil der Farbe verrringern, dadurch ensteht der "Dimm-Effekt"
  for (int i = 255; i > 0; i--)  
  {  
    for (int LEDNummer = 0; LEDNummer < LEDStreifen.numPixels(); LEDNummer++)      
    {          
      LEDStreifen.setPixelColor(LEDNummer, LEDStreifen.Color(i, 0, 0));  
      LEDStreifen.show();  
    } 
  } 

  // LED aus  
  LEDStreifen.clear();  
  LEDStreifen.show();
  delay(1000);
}

Lauflicht nach Tasterdruck
Für das Programm wird nur die Taste 1 des Tastenfelds verwendet.

# include "Adafruit_NeoPixel.h"
int STREIFEN = 8; 

// Taste 1 wird verwendet 
int TASTER = 5; 

// Anzahl der LEDs -> muss angepasst werden
int AnzahlLED = 15; 

/*
  Initialisierung des LED-Streifens
  Parameter:
  LEDStreifen -> Name des LED-Streifens  
  AnzahlLED -> Anzahl der LEDs
  STREIFEN -> verwendeter Pin
  NEO_GRB + NEO_KHZ800 -> Typ des verwendeten LED-Streifens
*/
Adafruit_NeoPixel LEDStreifen = Adafruit_NeoPixel(AnzahlLED, STREIFEN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); 

void setup() 
{ 
  // NeoPixel Bibliothek initialisieren 
  LEDStreifen.begin();  
  LEDStreifen.setBrightness(200); 
  pinMode(TASTER, INPUT_PULLUP); 
}

void loop() 
{ 
  int TasterLesen = digitalRead(TASTER); 

  // LEDS leuchten solange der Taster gedrückt wird 
  if (TasterLesen == LOW)   
  {  
    int WarteZeit = 100;      
    for (int ii = 0; ii < 3; ii ++)     
    {  
      for (int i = 0; i < LEDStreifen.numPixels(); i += 3)   
      {    
        // jede dritte LED mit blau einschalten          
        LEDStreifen.setPixelColor(i + ii, 0, 0, 255);   
      }   
      LEDStreifen.show();  
      delay(WarteZeit);     
      for (int i = 0; i < LEDStreifen.numPixels(); i += 3)     
      {       
        // jede dritte LED ausschalten           
        LEDStreifen.setPixelColor(i + ii, 0);    
      }  
    }  
  } 

  else   
  {  
    // alle LEDs ausschalten
    LEDStreifen.clear();   
    LEDStreifen.show();  
  } 
}

➨Weitere Beispiele

Das Ein- und Ausschalten jeder dritten LED ergibt eine Art „Jagdeffekt“ der LEDs. Jede Taste des Tastenfeldes soll diesen Effekt bei der jeweiligen Farbe starten.
Binde die benötigte Bibliothek ein und definiere die Variablen:

# include <Adafruit_NeoPixel.h>

// Pin des LED-Streifens 
int STREIFEN = 8; 

// die Tasten des Tastenfelds
int TASTER_ROT = 5;        // Taste 1 
int TASTER_GRUEN = 4;   // Taste 2 
int TASTER_BLAU = 7;      // Taste 3 
int TASTER_GELB = 6;      // Taste 4 

// Anzahl der LEDs -> muss angepasst werden
int AnzahlLED = 15; 

// LED-Streifen -> Name des LED-Streifens 
Adafruit_NeoPixel LEDStreifen = Adafruit_NeoPixel(AnzahlLED, STREIFEN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

Im setup-Teil wird der LED-Streifen gestartet und die Tasten des Tastenfelds als INPUT_PULLUP definiert.

void setup()
{
  // NeoPixel Bibliothek initialisieren
  LEDStreifen.begin();

  LEDStreifen.setBrightness(200);
  
  // Vorwiderstand der Tasten aktivieren
  pinMode(TASTER_ROT, INPUT_PULLUP);
  pinMode(TASTER_GRUEN, INPUT_PULLUP);
  . . . 
  . . .  
}

Im loop-Teil werden die Tasten einzeln abgefragt:

void loop()
{
  // alle LEDs ausschalten
  LEDStreifen.clear();
  LEDStreifen.show();

  // Taste 1
  if (digitalRead(TASTER_ROT) == LOW)
  {
    int WarteZeit = 100;
    for (int ii = 0; ii < 3; ii ++)
    {
      for (int i = 0; i < LEDStreifen.numPixels(); i += 3)
      {
        // jede dritte LED einschalten
        // 255, 0, 0 -> rot RGB-Farbcode
        LEDStreifen.setPixelColor(i + ii, 255, 0, 0);
      }
      LEDStreifen.show();
      delay(WarteZeit);
      for (int i = 0; i < LEDStreifen.numPixels(); i += 3)
      {
        // jede dritte LED ausschalten
        LEDStreifen.setPixelColor(i + ii, 0);
      }
    }
  }

  // Taste 2
  if (digitalRead(TASTER_GRUEN) == LOW)
  {
    int WarteZeit = 100;
    for (int ii= 0; ii < 3; ii ++)
    {
      for (int i = 0; i < LEDStreifen.numPixels(); i += 3)
      {
        // jede dritte LED einschalten
        // 0, 255, 0 -> grün RGB-Farbcode

        LEDStreifen.setPixelColor(i + ii, 0, 255, 0);
      }
      LEDStreifen.show();
      delay(WarteZeit);
      for (int i = 0; i < LEDStreifen.numPixels(); i += 3)
      {
        // jede dritte LED ausschalten
        LEDStreifen.setPixelColor(i + ii, 0);
      }
    }
  }

  // Taste 3
  if (digitalRead(TASTER_BLAU) == LOW)
  {
    // 0, 0, 255 -> blau RGB-Farbcode
    . . .
    . . .
   }

   // Taste 4
   if (digitalRead(TASTER_GELB) == LOW)
   {
     // 255, 255, 0 -> gelb RGB-Farbcode
     . . .
     . . .
   }
 }

Benö­tig­te Bauteile:

Funk­tio­nen der Biblio­thek Adafruit_NeoPixel (Aus­wahl)

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Benötigte Bauteile:

Funktionen der Bibliothek Adafruit_NeoPixel (Auswahl)

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