Allumer une LED avec les broches GPIO de votre Raspberry Pi

L’un des principaux arguments de vente du Raspberry Pi est son GPIO, ou ports d’entrée / sortie à usage général. Ce sont les petites broches qui dépassent de la carte de circuit imprimé et vous permettent de brancher divers appareils sur votre Raspberry Pi. Avec un peu de programmation, vous pouvez alors les contrôler ou détecter ce qu’ils font.

Dans ce tutoriel, je vais vous montrer comment allumer une LED. En plus de votre Raspberry Pi exécutant Raspbian, vous aurez besoin de:

Vous pouvez obtenir tout cela, et plus encore, dans le CamJam EduKit à 5 £ de Raspberryme.com, qui vous en apprend plus sur les LED, les buzzers et les commutateurs, et comprend tout le matériel et huit feuilles de travail bien écrites sur l’utilisation des broches GPIO sur votre Raspberry Pi.

La planche à pain

La planche à pain est un moyen de connecter des composants électroniques entre eux sans avoir à les souder ensemble. Ils sont souvent utilisés pour tester la conception d’un circuit avant de créer une carte de circuit imprimé (PCB).

Les trous sur la planche à pain sont connectés selon un motif.

Avec la planche à pain dans le CamJam EduKit, la rangée supérieure de trous sont tous connectés ensemble – marqués de points rouges. Il en va de même pour la deuxième rangée de trous – marquée de points bleus. Il en va de même pour les deux rangées de trous au bas de la planche à pain.

Au milieu, les colonnes de fils sont connectées ensemble avec une rupture au milieu. Ainsi, par exemple, tous les trous verts marqués sont connectés ensemble, mais ils ne sont pas connectés aux trous jaunes, ni aux violets. Par conséquent, tout fil que vous piquez dans les trous verts sera connecté à d’autres fils piqués dans les autres trous verts.

La LED

Lorsque vous prenez la LED, vous remarquerez qu’une jambe est plus longue que l’autre. La jambe plus longue (connue sous le nom d ‘«anode») est toujours connectée à l’alimentation positive du circuit. La jambe la plus courte (connue sous le nom de «cathode») est connectée au côté négatif de l’alimentation, appelé «masse». LED signifie Light Emitting Diode, et brille lorsque l’électricité passe à travers.

Les LED ne fonctionneront que si l’alimentation est fournie dans le bon sens (c’est-à-dire si la «polarité» est correcte). Vous ne casserez pas les LED si vous les connectez dans le mauvais sens – elles ne s’allumeront tout simplement pas. Si vous constatez qu’ils ne s’allument pas dans votre circuit, c’est peut-être parce qu’ils ont été connectés à l’envers.

La résistance

Vous devez TOUJOURS utiliser des résistances pour connecter les LED jusqu’aux broches GPIO du Raspberry Pi. Le Raspberry Pi ne peut fournir qu’un petit courant (environ 60mA). Les LED voudront dessiner plus, et si elles y sont autorisées, elles brûleront le Raspberry Pi. Par conséquent, le fait de mettre les résistances dans le circuit garantira que seul ce petit courant circulera et que Raspberry Pi ne sera pas endommagé.

Les résistances sont un moyen de limiter la quantité d’électricité traversant un circuit; en particulier, ils limitent la quantité de «courant» qui peut circuler. La mesure de résistance est appelée Ohm (Ω), et plus la résistance est grande, plus elle limite le courant. La valeur d’une résistance est marquée par des bandes colorées sur la longueur du corps de résistance.

Vous utiliserez une résistance de 330Ω. Vous pouvez identifier les résistances 330Ω par les bandes de couleur le long du corps. Le codage couleur dépendra du nombre de bandes sur les résistances fournies:

• S’il y a quatre bandes de couleurs, elles seront Orange, Orange, Brown, puis Gold.
• S’il y a cinq bandes, les couleurs seront Orange, Orange, Noir, Noir, Marron.

Peu importe dans quel sens vous connectez les résistances. Le courant les traverse dans les deux sens.

Fils de cavalier

Les fils de connexion sont utilisés sur les platines pour «sauter» d’une connexion à une autre. Ceux que vous utiliserez dans ce circuit ont des connecteurs différents à chaque extrémité. La fin avec la «broche» ira dans la planche à pain. L’extrémité avec le morceau de plastique percé entrera dans les broches GPIO du Raspberry Pi.

Les broches GPIO du Raspberry Pi

GPIO signifie Sortie d’entrée à usage général. C’est une façon dont le Raspberry Pi peut contrôler et surveiller le monde extérieur en étant connecté à des circuits électroniques. le Raspberry Pi est capable de contrôler les LED, de les allumer ou de les éteindre, ou les moteurs, ou bien d’autres choses. Il est également capable de détecter si un interrupteur a été enfoncé, ou la température, ou la lumière. Dans le CamJam EduKit, vous apprendrez à contrôler les LED et un buzzer, et à détecter quand un bouton a été enfoncé. Le diagramme ci-dessous à gauche montre la disposition des broches pour un Raspberry Pi modèles A et B (Rev 2 – le Rev 1 Pi original est légèrement différent), en regardant le Raspberry Pi avec les broches dans le coin supérieur droit. Le nouveau Raspberry Pi à 40 broches partage exactement la même disposition de broches pour les 13 premières rangées de broches GPIO.

Construire le circuit

Le circuit se compose d’une alimentation (la Raspberry Pi), une LED qui s’allume lorsque l’alimentation est appliquée, et une résistance pour limiter le courant qui peut circuler dans le circuit.

Vous utiliserez l’une des broches «masse» (GND) pour agir comme les extrémités «négatives» ou 0 volt d’une batterie. L’extrémité «positive» de la batterie sera fournie par une broche GPIO. Ici, nous utiliserons la broche 18. Lorsqu’elles sont «prises haut», ce qui signifie qu’elle produit 3,3 volts, la LED s’allume. Jetez maintenant un œil au schéma ci-dessous.

Vous devez transformer votre Raspberry Pi pour le bit suivant, juste au cas où vous court-circuiteriez accidentellement quelque chose.

• Utilisez l’un des fils de connexion pour connecter une broche de mise à la terre au rail, marqué en bleu, sur la planche à pain. L’extrémité féminine va sur le Raspberry La broche de Pi, et l’extrémité mâle va dans un trou sur la planche à pain.
• Ensuite, connectez la résistance de la même rangée sur la planche à pain à une colonne sur la planche à pain, comme indiqué ci-dessus.
• Ensuite, poussez les jambes des LED dans la planche à pain, avec la longue jambe (avec le coude) à droite.
• Enfin, terminez le circuit en connectant la broche 18 à la jambe droite de la LED. Ceci est montré ici avec le fil orange.

Le code

Vous êtes maintenant prêt à écrire du code pour allumer la LED. Allumez votre Raspberry Pi et ouvrez la fenêtre du terminal.

Créez un nouveau fichier texte «LED.py» en tapant ce qui suit:

nano LED.py

Tapez le code suivant:

import RPi.GPIO as GPIO
import time
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setup(18,GPIO.OUT)
print "LED on"
GPIO.output(18,GPIO.HIGH)
time.sleep(1)
print "LED off"
GPIO.output(18,GPIO.LOW)

Une fois que vous avez tapé tout le code et vérifié, enregistrez et quittez l’éditeur de texte avec « Ctrl + x » puis « y » puis « enter ».

Exécuter le code

Pour exécuter ce code, tapez:

sudo python LED.py

Vous verrez la LED s’allumer pendant une seconde puis s’éteindre.

Si votre code ne s’exécute pas et qu’une erreur est signalée, modifiez à nouveau le code à l’aide de nano LED.py.

Explication

Alors, que se passe-t-il dans le code? Parcourons-le ligne par ligne:

import RPi.GPIO as GPIO

La première ligne indique à l’interpréteur Python (ce qui exécute le code Python) qu’il utilisera une «bibliothèque» qui lui dira comment travailler avec les broches GPIO du Raspberry Pi. Une ‘bibliothèque’ donne à un langage de programmation des commandes supplémentaires qui peuvent être utilisées pour faire quelque chose de différent qu’elle ne savait pas faire auparavant. C’est comme ajouter une nouvelle chaîne à votre téléviseur pour pouvoir regarder quelque chose de différent.

import time

Importe la bibliothèque de temps afin que nous puissions suspendre le script plus tard.

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

Chaque broche du Raspberry Pi a plusieurs noms différents, vous devez donc indiquer au programme la convention de dénomination à utiliser.

print "LED on"

Cette ligne imprime certaines informations sur le terminal.

GPIO.output(18,GPIO.HIGH)

Cela active la broche GPIO. Cela signifie en fait que la broche est conçue pour fournir une puissance de 3,3 volts. Cela suffit pour allumer la LED de notre circuit.

time.sleep(1)

Suspend le programme Python pendant 1 seconde

print "LED off"

Cette ligne imprime certaines informations sur le terminal.

GPIO.output(18,GPIO.LOW)

Cela désactive la broche GPIO, ce qui signifie que la broche ne fournit plus d’alimentation.

Et c’est tout! Vous pouvez maintenant allumer et éteindre une LED.