ArduinoビジュアルプログラミングでLEDを点灯【Lesson1】

2024年7月31日

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こんにちは、せでぃあ(@cediablog)です。

Arduinoプログラミングスターターキットシリーズ第一弾は｢LEDを点灯させる｣です。

Lチカ回路と呼ばれることもあり、一番初めに覚えてほしいプログラミング回路になります。

小学生も安心してプログラミングができるように、スクラッチでのプログラミング方法についても動画付きで紹介しています。

せでぃあ

これからプログラミングを勉強したい人に読んで欲しいです

この記事を読んでわかること

ArduinoでLEDを点灯させるときの配線方法
Arduino IDEでのプログラミング方法
スクラッチを使ったプログラミング方法

せでぃあはこんな人物です

✅プライム企業に勤める電気・機械設計エンジニア

✅親子の絆を深めるため、夏休みに子供と一緒に電子工作を製作

✅Arduinoプログラミングを用いて作ったプログラミング電子工作｢信GO機｣が市の発明くふう展で｢優秀賞｣を受賞

✅本ブログにてArduinoスクラッチプログラミングLESSON記事投稿中

✅YouTubeチャンネル｢せでぃあブログちゃんねる｣運営中

子供の成長を育む！小学生のお子様にぴったりなプログラミング教室が見つかるように厳選しました！

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LED点灯動作の説明

今回の説明するLED点灯回路の動作は以下になります。

LED点灯動作の説明

緑⇒黄⇒赤の順に、点灯するLEDを0.5秒間隔で切り替える

動作説明とスクラッチプログラミング手順の解説動画｢せでぃあブログちゃんねる｣より

動画での解説内容

LED点灯動作
スクラッチを使ったプログラミング手順

まずは動画を見て、LEDを使ってどんな点灯動作をさせようとしているのか、確認してください。

また、スクラッチを使ったプログラミングをするためには準備作業が必要です。

動画にて準備作業に必要な手順をくわしく説明しています。

LED点灯回路の作り方

STEP

必要なものを準備

プログラミングするために、パソコンが必要です。

電子部品等の必要な機器については、このあと説明します。

STEP

Arduinoを使うためのセットアップ

パソコンに統合開発ソフトウェア｢ArduinoIDE｣のインストールを行います。

Arduinoのセットアップ方法については、以下の記事にて詳しく説明しています。

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Arduinoの始め方、IDEのダウンロードとインストール方法【初心者向け】

Arduino IDEでの言語プログラミングも勉強したい方は、プログラミングの流れを理解しておいてください。

以下の記事にて、プログラミングから動作確認までの流れを詳しく説明しています。

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STEP

スクラッチでプログラミングするためのセットアップ

パソコンにスクラッチでプログラミングするためのソフトウェア｢Scrattino3(スクラッチーノ3)｣のインストールを行います。

以下の記事にて詳しく説明しています。

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【Arduino】Scrattino3のインストール方法と使い方をやさしく解説

STEP

電気配線

電子部品とジャンパーワイヤの差し込みだけで配線が可能です。

STEP

プログラミング

専用開発ソフトウェア｢Arduino IDE｣を使います。

私が作成したプログラムをコピペして使ってください。

スクラッチプログラミングについては、動画または後述するプログラミング例を参考にしてください。

STEP

動作確認

緑⇒黄⇒赤の順に点灯するLEDが切り替わっているか確認してください。

記載のプログラムは動作確認済です。

LED点灯回路で使うもの

準備するもの

パソコン
Arduino本体
USBケーブル
ブレッドボード
LED(緑・黄・赤×各1)
抵抗(220Ω×3)
ジャンパー線(オスーオス)×4本

今回はELEGOO社の初心者スターターキットに入っている部品のみで作ることができますが、Arduino裏面のショート対策としてクリアケースも併せて準備することをおすすめします。

パソコン

プログラムを作成するために必要です。

プログラム制御の演算はArduino側で行うため、パソコンのSPECは一般的なモデルで十分対応可能です。

パソコンのOSはWindows、Macどちらでも対応可能です。

Arduino本体【キット】

基本的なエディション｢Arduino Uno｣の互換機である、ELEGOO社のUNO R3を使用しています。

Arduino本体裏面のショート対策に、別売りのクリアケースの購入をおすすめしています。

各ソケットの役割など、Arduino本体の機能について以下の記事にて詳しく説明しています。

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Arduinoの始め方、IDEのダウンロードとインストール方法【初心者向け】

USBケーブル【キット】

パソコンとArduinoを接続してプログラムデータのやり取りをするために必要です。

ブレッドボード【キット】

たくさんの穴が開いていて、部品の端子を穴に差し込むだけで電気的に接続が可能な板です。

LED(緑・黄・赤)【キット】

LEDにはプラス・マイナスの極性があります — LEDのプラス・マイナスの見分け方

赤・黄・緑のLED(発行ダイオード)を、各1個使用します。

LED素子にはプラスマイナスの極性があるため配線時には注意が必要です。

せでぃあ

LED頭部の平らな面を見つける極性判定方法がおすすめ！

抵抗(220Ω)【キット】

220Ωの抵抗を3本使用します。

LEDは流せる電流値に制約があるため、抵抗を直列つなぎすることでLEDに流れる電流を調節します。

抵抗は極性がないので、配線時に方向を気にする必要はありません。

LEDを点灯させるために接続する抵抗の選び方については、こちらの記事で詳しく説明しています。

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【かんたん】LED点灯に使う抵抗の選び方と計算方法、極性と抵抗カラーコードの見分け方

ジャンパー線(オスーオス)【キット】

ジャンパー線を4本使用します。

Arduino本体とブレッドボードの接続に使用します。

LEDの色とジャンパー線の色を合わせると、配線するときに分かりやすいです。

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初心者キットに含まれる機器に関しては、以下の記事にて詳しく紹介しています。

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【超入門者向け】Arduino ELEGOO初心者キットを紹介！

配線のやり方

上図が配線説明図となりますので、これと同じ配線をすれば完成します。

必要な配線作業

LEDをブレッドボードに差し込む
抵抗をブレッドボードに差し込む
ジャンパー線をブレッドボードとArduinoソケットに差し込む

LEDや抵抗、ジャンパー線はArduinoのソケットやブレッドボード穴に差し込むだけでOKです。

LEDはプラス・マイナスの極性があります。

抵抗は極性がありません。

上記説明図で｢＋｣マークがある側(右側)をプラス側にしてください。

LED極性の見分け方については、こちらをご確認ください。

機器故障させないためにも、USBケーブルを抜いた｢通電OFF｣状態にて配線を行ってください

プログラミングのやり方

Arduino IDEとスクラッチの両方について、プログラミング方法とプログラムを説明します。

2つのプログラミングの特徴は以下の通り。

ArduinoIDE：文字列による命令語形式
スクラッチ：ブロックによるビジュアル形式

文字列を使わないスクラッチの方が、直感的で分かりやすく小学生におすすめのプログラミング方法になります。

スクラッチを使ってプログラミングをする方は、スクラッチの説明まで読み飛ばしてください。

Arduino IDE

Arduino IDEとは統合開発ソフトウェアで、C言語のような文字列を用いたプログラミング方法です。

プログラミングするにあたり、ある程度の命令語を知っておく必要があります。

スクラッチプログラミングをする場合でも、Arduino IDEを使ったファームウェア書き込みが必要ですがプログラミング技術は必要ありません。

Arduino IDEのインストール方法については、以下の記事で詳しく説明しています。

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プログラミング方法

Arduino IDEを使って、文字列プログラミングを行います。

Arduino IDEを使ったプログラミング～動作確認方法については、以下の記事で詳細説明しています。

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プログラム

/* 作品名：LESSON1 */
/* 作成者：せでぃあ　https://cediablog.com */
/* ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑによるLED点灯制御(0.5秒おきに緑⇒黄⇒赤を切り替え) */

int led_G = 3 ; //緑LEDのIO割り当て
int led_Y = 6 ; //黄LEDのIO割り当て
int led_R = 9 ; //赤LEDのIO割り当て

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:　ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ起動時1回だけ処理される回路
  //　入出力の割り当て
  pinMode(led_G, OUTPUT); //3番ﾋﾟﾝは出力として使用
  pinMode(led_Y, OUTPUT); //6番ﾋﾟﾝは出力として使用
  pinMode(led_R, OUTPUT); //9番ﾋﾟﾝは出力として使用

  //出力の初期化処理
  digitalWrite(led_G, LOW); //緑LEDを消灯
  digitalWrite(led_Y, LOW); //黄LEDを消灯
  digitalWrite(led_R, LOW); //赤LEDを消灯
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:　ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ起動後ﾙｰﾌﾟ処理される回路

  //信号点灯ﾓｰﾄﾞの切り替わりｼｰｹﾝｽ
  /* ﾓｰﾄﾞ1・・・緑LED点灯 */
  digitalWrite(led_G, HIGH);  //緑LED＝点灯
  digitalWrite(led_Y, LOW);   //黄LED＝消灯
  digitalWrite(led_R, LOW);   //赤LED＝消灯
  delay(500); //0.5秒ｳｪｲﾄ

  /* ﾓｰﾄﾞ1・・・緑LED点灯 */
  digitalWrite(led_G, LOW);   //緑LED＝消灯
  digitalWrite(led_Y, HIGH);  //黄LED＝点灯
  digitalWrite(led_R, LOW);   //赤LED＝消灯
  delay(500); //0.5秒ｳｪｲﾄ


  /* ﾓｰﾄﾞ1・・・緑LED点灯 */
  digitalWrite(led_G, LOW);   //緑LED＝消灯
  digitalWrite(led_Y, LOW);   //黄LED＝消灯
  digitalWrite(led_R, HIGH);  //赤LED＝点灯
  delay(500); //0.5秒ｳｪｲﾄ
}

上記がLED点灯回路のプログラムになります。

各プログラム列の右側にプログラム内容をコメント記入してありますので参考にしてください。

命令語の解説

今回のプログラムで使用した命令文について、解説します。

変数のデータ型指定

変数のデータ型を指定するものです。

今回はピンソケット番号を代入するので整数を扱う｢int型｣を指定します。

スクロールできます

データ型	説明	扱える範囲
int	2バイトの整数を代入可能。	-32768～32767
long	4バイトの整数を代入可能	-2,147,483,648～2,147,483,647
float	4バイトの小数を代入可能。	3.4028235×10³⁸～-3.4028235×10³⁸
char	1バイトの値を代入可能。文字列の代入に利用されます。	-128～127
boolean	0または1のみ代入可能。フラグのON-OFFなどに利用されます。	0,1