树莓派控制LED灯

带你从零开始，使用树莓派实现对LED灯的基础控制（亮、灭、闪烁），涵盖硬件准备、连接、系统配置及代码编写全流程，适合树莓派新手入门实践。

一、准备工作：所需硬件与工具

树莓派控制LED灯的核心是通过GPIO引脚输出电信号，硬件需求简单且成本较低，具体清单如下：

• 核心设备：树莓派3B+主板（系统推荐预装Raspbian Buster或更新版本，兼容性更佳）、Micro SD卡（≥16GB，建议Class 10高速卡以保障系统流畅运行）、电源适配器（需匹配3B+供电需求，标准为5V 2.5A，避免使用低功率电源导致设备不稳定）

• 控制组件：LED灯1个（颜色不限）、220Ω限流电阻1个（防止电流过大烧毁LED）、杜邦线3根（2根公对母、1根公对公，或根据连接方式调整）、面包板1个

• 辅助工具：电脑（用于远程连接树莓派或直接操作）、SSH工具、键盘鼠标（直接操作树莓派时使用）

二、硬件连接：GPIO引脚与LED的正确接线

接线前需先明确树莓派的GPIO引脚编号规则，推荐使用“BCM编号”（树莓派系统默认编号方式）

树莓派3B引脚

以下为具体步骤：

1. 树莓派3B+ GPIO管脚特性与编号

树莓派3B+配备40针GPIO扩展接口，其管脚核心特性包括：支持3.3V数字输入/输出、部分管脚具备PWM（脉冲宽度调制）、I2C（串行通信）、SPI（同步串行接口）等扩展功能，满足不同场景的控制需求。

树莓派3B+核心管脚定位（BCM编号）：将树莓派主板GPIO接口朝向自己，采用BCM编号规则。

关键管脚：3.3V电源、GND接地、BCM17控制管脚。

2. 具体接线步骤（以BCM17引脚为例）

1. 断电操作：确保树莓派处于断电状态，避免接线时短路烧毁设备。

2. LED与电阻连接：LED灯有正负极之分，长引脚为正极，短引脚为负极。将220Ω电阻的一端与LED灯的负极连接。

3. 连接树莓派GND：取一根杜邦线，一端连接电阻的另一端，另一端连接树莓派的GND管脚。

4. 连接控制引脚：取另一根杜邦线，一端连接LED灯的正极，另一端连接树莓派的BCM17管脚。

接线核心逻辑：树莓派BCM17引脚输出电信号→LED正极接收信号→电流经LED负极流向电阻（限流保护）→最终通过GND引脚回流树莓派，形成闭合回路。接线完成后，再次检查各组件连接是否与上述示意图一致，确认无误后再为树莓派通电。

三、系统配置：启用GPIO与准备编程环境

树莓派默认支持GPIO控制，需确保系统已启用相关功能，并安装Python编程环境（Raspbian系统已预装Python，无需额外安装）。

1. 启用GPIO权限（可选）

若使用普通用户操作GPIO，需将用户加入gpio用户组，避免权限错误：

1. 打开树莓派终端（直接操作时点击桌面终端图标，远程连接时通过SSH登录）。

2. 执行命令：sudo usermod -aG gpio pi（pi为默认用户名，若修改过需替换）。

3. 重启树莓派使权限生效：sudo reboot。

2. 安装GPIO控制库（可选）

使用Python控制GPIO最常用的库为RPi.GPIO，系统默认已预装，若未安装可执行以下命令：

在终端输入：sudo apt-get update && sudo apt-get install python3-rpi.gpio -y（适用于Python3，当前主流版本）。

四、代码编写：实现LED灯的基础控制

我们将编写两个基础程序，分别实现LED灯“点亮”，“熄灭”，“循环闪烁”功能，你可通过终端直接编写代码或使用Python编辑器。

1. 基础功能：LED灯点亮与熄灭

1. 打开终端，输入vi led_on_off.py，创建并编辑Python文件。

2. 复制粘贴以下代码，代码中已添加详细注释：

import RPi.GPIO as GPIO  # 导入GPIO控制库
import time  # 导入时间库，用于延时

# 配置GPIO模式
GPIO.setmode(GPIO.BCM)  # 使用BCM引脚编号方式
LED_PIN = 17  # 定义LED连接的BCM引脚（与接线一致）

# 设置引脚为输出模式
GPIO.setup(LED_PIN, GPIO.OUT)

try:
    print("LED点亮（按Ctrl+C退出）")
    GPIO.output(LED_PIN, GPIO.HIGH)  # 引脚输出高电平，LED点亮
    while True:  # 无限循环保持点亮状态
        time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:  # 捕获Ctrl+C中断信号
    print("程序退出")
finally:
    GPIO.cleanup()  # 清理GPIO资源，避免引脚状态异常

3. 运行程序：在终端输入python3 led_on_off.py，此时LED灯应点亮；按Ctrl+C可停止程序，LED熄灭。

2. 进阶功能：LED灯循环闪烁

1. 创建新文件：vi led_blink.py。

2. 编写闪烁代码，核心逻辑为“高电平点亮→延时→低电平熄灭→延时”循环：

import RPi.GPIO as GPIO
import time

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
LED_PIN = 17
GPIO.setup(LED_PIN, GPIO.OUT)

try:
    print("LED开始闪烁（按Ctrl+C退出）")
    while True:
        GPIO.output(LED_PIN, GPIO.HIGH)  # 点亮
        time.sleep(1)  # 保持1秒
        GPIO.output(LED_PIN, GPIO.LOW)   # 熄灭
        time.sleep(1)  # 保持1秒
except KeyboardInterrupt:
    print("程序退出")
finally:
    GPIO.cleanup()

3. 运行程序：python3 led_blink.py，LED灯将以1秒为间隔循环闪烁；按Ctrl+C退出。

五、常见问题与排查方法

• 问题1：程序运行无报错，但LED不亮排查接线：确认LED正负极未接反，电阻连接正常，杜邦线未松动，管脚与代码中LED_PIN定义的BCM17一致。

六、拓展方向

掌握基础控制后，可尝试以下进阶功能：

• 通过按钮控制LED的亮灭（需增加按键和上拉电阻）。

• 使用手机APP远程控制LED（结合Flask框架或MQTT协议）。

• 实现LED呼吸灯效果（通过PWM脉冲宽度调制控制亮度渐变）。