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這篇是LED顯示應用的最後一篇，來說說酷炫的三色 RGB LED，關於這種的LED控制方法與前面提到的LED ON/OFF機制大不相同，Uno的操作腳位也有一些限制，我們就來看看該如何正確的使用吧！

1. RGB LED原理

RGB LED跟一般的LED最不一樣的地方就是它是擁有4支腳的零件，每支腳分別代表R、G、B、共用，我們以SparkFun Electronics( https://www.sparkfun.com/ ) 網站上所販售的LED為例，其datasheet所提供的圖面如下：

rgb led

RGB LED怎麼控制顏色？來複習學校老師教過光的三原色理論，一個顏色可以由紅色、綠色、藍色所組成，所以顏色表示方法可拆分為RGB的各個顏色比例組成，也就是說如果RGB的百分比分別都是0%，那顏色就是黑色，如RGB各比例都是100%，顯示的顏色就是白色，RGB元件就是根據這種理論來控制需要顯示的顏色。簡單的說，如果我們可以控制各個腳位輸出的電壓比例，也就可以進行顏色控制了。

至於共用腳的定義跟7段顯示器一樣，有共陽或共陰兩種，取決於購買的類型，此次我們這邊會使用共陰來進行實驗，也就是我們會透過Uno輸出電壓控制。

2. PWM 輸出

利用Arduino內建的PWM輸出功能，就可以滿足單位時間內的比例控制，這邊順便來解釋什麼是PWM。PWM全名是Pulse Width Modulation，中文為脈衝寬度調變，其實就是脈波控制啦！如何產生脈波的原理機制各家晶片都會略有不同，但實際的脈波輸出都是類似的，引用Arduino官方解釋PWM的圖來說明：(https://www.arduino.cc/en/Tutorial/PWM)

這邊我們只要記住一個專有名詞就好Duty Cycle，Duty Cycle定義為輸出ON時間與『週期時間』的百分比。

舉上圖的25％ DutyCycle為例，縱軸為輸出電壓，5V為HIGH，0V為LOW，橫軸為時間，每個綠色標線為單位週期時間T，假設輸出HIGH 5V的時間為t，所以25％的Duty就是t/T=25%，其他數字也就以此類推，各位朋友這樣有比較瞭解了嗎？

順便帶個題外話，有些朋友會問說，這樣的控制技術可以用在什麼地方？最常見的就是電壓控制，如DC馬達的轉速控制、穩壓電路的控制等，也可以做電流控制喔！如LED燈具的亮度控制等。

Arduino Uno內建PWM的電壓輸出剛好可以拿來做RGB LED元件顏色比例調整，分別將RGB三隻腳設定 PWM輸出，並設定其比例就可以完成。Uno的PWM並不是每隻Pin都可以產生，只有標有『～』圖示才可以，觀察Uno控制板的文字面可以知道，編號3、5、6、9、10、11共6支腳才可以，所以這是在連接電路時須注意的。

3. Arduino PWM小知識

這邊補充一下小知識，Uno設定有6支數位腳位可以輸出PWM，可能有朋友會好奇預設的PWM週期(也就是吉米哥上節提到的T)是多少？ 其實在底層韌體是透過內部的Timer設定為三組，分別為腳位編號5和6一組，編號9和10一組，編號11和3一組，編號5,6這組最重要，因為是連動到系統的delay()功能，PWM頻率為976.5Hz，另兩組(9.10.11.3)為490.1Hz，如果想要修改預設頻率是可以的，就需要動到修改Timer的Prescale的數值，後續如果需要的話，我這邊再來寫一篇細部修改的文章給大家參考。

4. 電路接法

回到本次電路的連接，這次做的實驗很簡單，只須將RGB LED的元件分別連上Uno帶有PWM輸出的Pin腳，記得要接上限流電阻與共用接地即可，Tinkercad電路完整接法如下：

小提醒：電阻可以設定為220 Ohms。

5. 程式功能

+ 原始程式碼

#define RLED 10
#define GLED 9
#define BLED 3

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(RLED,OUTPUT);
  pinMode(GLED,OUTPUT);
  pinMode(BLED,OUTPUT);
}
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:

  analogWrite(RLED,255);
  analogWrite(GLED,255);
  analogWrite(BLED,255);
  delay(800);

  analogWrite(RLED,100);
  analogWrite(GLED,0);
  analogWrite(BLED,0);
  delay(800);
}

+ 程式講解

  1. 第1行-第3行：定義RGBLED跟Arduino連接的三隻腳位，分別為編號10、9、3。
  2. 第5行-第10行：在setup()內，設定這三隻腳為數位輸出。
  3. 第14行-第17行：利用analogWrite()這個函數，分別設定為R255、G255、B255的輸出，因為PWM輸出值可設定範圍為0-255，255最大，0是最小，所以，換算成百分比就是R100％、G100％、B100％，顏色為白色，並加上delay 800ms功能。
  4. 第19行-第22行：這邊設定R100、G0、B0為輸出顏色，換算成百分比就是R39％、G0、B0，一樣加入delay的機制。

6. 小結&懶人包

這次的Code為利用RGB LED顯示兩種不同的顏色，並加入時間延遲達到閃爍的功能，各位朋友也就可以快速利用這個範例，加入自己的應用中，並修改出所想要的顏色，最後附上懶人包連結(Arduino ino File)：

下載連結 😀 ⇒  205-RGB-LED.ino

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