实验2: 基础IO实验 - LED闪烁控制

一、实验目标

使用 ESP32 开发板自带的 LED 灯（通常连接在 GPIO2），实现最基本的 LED 点亮和熄灭控制。

二、实验器材

• ESP32 开发板 ×1
• Micro-USB 数据线 ×1
• 电脑（已安装 Arduino IDE 2.3.6） ×1

三、实验步骤

步骤1：硬件确认

1. 观察 ESP32 开发板，找到板载 LED。
2. 确认 LED 位置（通常位于 USB 接口附近，标注为 "ON" 或 "LED"）。
3. 使用 USB 线连接 ESP32 和电脑。
4. 观察板载 LED 是否亮起（电源指示灯）。

步骤2：软件准备

1. 打开 Arduino IDE 2.3.6。
2. 设置开发板类型：工具 → 开发板 → ESP32 Arduino → ESP32 Dev Module
3. 选择端口：工具 → 端口 → 选择对应的 COM 端口（Windows）

步骤3：编写点灯程序

创建新项目：

1. 点击 "文件" → "新建"。
2. 复制以下代码到编辑区：

// 定义LED引脚，ESP32通常板载LED连接在GPIO 2
const int ledPin = 2; 

void setup() {
  // 初始化串口通信，设置波特率为115200
  Serial.begin(115200);
  // 将LED引脚设置为输出模式
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(ledPin, HIGH);  // 点亮LED
  Serial.println("LED ON");    // 串口输出提示
  delay(1000);                 // 保持1秒（1000毫秒）
  
  digitalWrite(ledPin, LOW);   // 熄灭LED
  Serial.println("LED OFF");   // 串口输出提示
  delay(1000);                 // 保持1秒
}

步骤4：上传程序

1. 点击上传按钮（→）。
2. 观察上传过程：
   • 如果出现 "上传失败"，尝试按住 BOOT 按钮再点击上传。
   • 等待直到看到 "上传成功"（Done uploading）提示。
3. 观察板载 LED 是否开始闪烁。

步骤5：观察效果与调试

1. 观察 LED 变化：
   • LED 应亮 1 秒，灭 1 秒。
   • 循环往复，形成闪烁效果。
2. 打开串口监视器：
   • 点击右上角 "串口监视器" 图标。
   • 设置波特率为 115200。
   • 观察输出的 "LED ON" 和 "LED OFF" 信息。
3. 修改闪烁频率：
   • 修改代码中 delay(1000) 的数值。
   • 数值变小 → 闪烁变快。
   • 数值变大 → 闪烁变慢。
   • 重新上传观察效果变化。

步骤6：进阶实验

SOS 求救信号模式： 基于摩尔斯电码（三短、三长、三短），尝试修改代码实现 SOS 信号灯。

// SOS 示例思路
// S: 短闪3次
for(int i=0; i<3; i++) { digitalWrite(ledPin, HIGH); delay(200); digitalWrite(ledPin, LOW); delay(200); }
delay(500); // 字母间隔
// O: 长闪3次
for(int i=0; i<3; i++) { digitalWrite(ledPin, HIGH); delay(600); digitalWrite(ledPin, LOW); delay(200); }
delay(500);
// S: 短闪3次
for(int i=0; i<3; i++) { digitalWrite(ledPin, HIGH); delay(200); digitalWrite(ledPin, LOW); delay(200); }
delay(2000); // 单词间隔

四、常见问题及解决

问题1：LED 不亮

• 检查是否选择正确的开发板型号。
• 确认 GPIO 引脚定义是否正确（有些板子 LED 不在 GPIO2）。
• 尝试其他 GPIO 引脚（如 GPIO13）。
• 检查代码中 pinMode 是否正确设置。

问题2：LED 常亮不闪烁

• 检查 delay() 函数参数是否正确。
• 确认 digitalWrite(LOW) 是否正确执行。
• 检查是否有其他程序控制该引脚。

问题3：上传失败

• 按住 BOOT 按钮再点击上传。
• 检查 USB 线是否支持数据传输。
• 重新选择正确的 COM 端口。
• 重启 Arduino IDE。

五、实验总结

知识点掌握

1. GPIO 输出控制： 学习如何设置引脚为输出模式。
2. digitalWrite 函数： 掌握 HIGH 和 LOW 电平输出。
3. delay 函数： 理解延时函数的作用和单位（毫秒）。
4. 串口通信： 学习使用 Serial 进行调试输出。