1. 項(xiàng)目概述：讓燈自己知道“天黑了”

本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了一個 自動燈光控制系統(tǒng)：
當(dāng)環(huán)境變暗時，Arduino 自動打開 12V LED 燈帶；
當(dāng)環(huán)境光線變亮?xí)r，又自動關(guān)閉燈帶。

系統(tǒng)核心特性：

• 利用 LDR 光敏電阻 感知環(huán)境亮度；

• 通過 電壓分壓電路 將光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為可測電壓；

• 使用 Arduino UNO Mini 讀取光強(qiáng)并做邏輯判斷；

• 通過 5V 繼電器模塊 控制 12V LED 燈帶通斷；

• 無需按鍵、無需人為干預(yù)，實(shí)現(xiàn) 全自動“天黑亮燈，天亮熄燈”。

這是一個非常適合入門的 Arduino 項(xiàng)目，可以一次性學(xué)到：

• 模擬傳感器讀取（analogRead）

• 電阻分壓原理

• 繼電器驅(qū)動高壓/大功率負(fù)載

• 簡單的控制邏輯與閾值判斷

2. 硬件清單與功能說明

2.1 主要元件

1. Arduino UNO Mini × 1

• 基于 ATmega328P 微控制器；

• 5V 邏輯電平，板載 USB 接口；

• 負(fù)責(zé)采集 LDR 信號、執(zhí)行控制算法、驅(qū)動繼電器。

2. LDR 光敏電阻（約 5 MΩ）× 1

• 亮：電阻值降低；暗：電阻值升高；

• 通過與 10k 電阻組成分壓，將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電壓。

3. 10kΩ 電阻 × 1

• 與 LDR 組成 電壓分壓器；

• 10k 是典型室內(nèi)光照下比較常用的分壓值，能得到合適的 ADC 讀數(shù)范圍。

4. 5V 繼電器模塊 × 1（如：DFRobot Gravity 5A Relay）

• 線圈側(cè)使用 Arduino 的 5V 邏輯控制；

• 觸點(diǎn)側(cè)串聯(lián)在 12V LED 燈帶的供電回路中；

• 提供 電氣隔離，保護(hù) Arduino 不直接接觸 12V 負(fù)載電路。

5. 12V LED 燈帶 × 1

• 項(xiàng)目中的光源負(fù)載；

• 通常需要單獨(dú)的 12V DC 電源適配器 供電。

6. 12V 電源適配器 × 1

• 專門為 LED 燈帶提供電源；

• 通過繼電器控制燈帶的“斷/通”；

• 注意電流能力應(yīng)匹配燈帶功耗。

7. 面包板與若干杜邦線

• 用于快速搭建原型電路；

• 連接 Arduino ? LDR 分壓 ? 繼電器模塊 ? 12V 燈帶。

8. 熱熔膠槍（可選）

• 用于固定 LDR 位置或整理線材，提升結(jié)構(gòu)可靠性。

3. 工作原理與電路設(shè)計(jì)

3.1 LDR 光敏電阻與電壓分壓

LDR 的電阻值會隨光強(qiáng)變化：

• 亮光 → 電阻變小（幾千歐甚至更低）

• 黑暗 → 電阻變大（可達(dá)兆歐級）

直接測電阻不方便，因此使用經(jīng)典的 電壓分壓電路：

• LDR 一端接 5V

• LDR 另一端接模擬輸入 A0

• 在 A0 與 GND 之間串接 10k 電阻

形成如下結(jié)構(gòu)：

5V ── LDR ── A0 ── 10k ── GND

A0 點(diǎn)的電壓隨光照變化而變化，Arduino 通過 analogRead(A0) 讀到 0–1023 之間的數(shù)值，即可反映當(dāng)前亮度。

3.2 繼電器控制 12V LED 燈帶

為了安全與隔離，LED 燈帶不直接由 Arduino 供電，而是：

• 燈帶的 正極(+) 直接接 12V 電源正極；

• 燈帶的 負(fù)極(-) 經(jīng)繼電器常開觸點(diǎn) (NO, COM) 串聯(lián)后接到 12V 電源負(fù)極。

典型接法：

12V 電源 + ───── LED Strip +  
12V 電源 - ── Relay NO  
Relay COM ───── LED Strip -

當(dāng)繼電器吸合時 NO 與 COM 接通，LED 燈帶形成完整回路 → 點(diǎn)亮；
當(dāng)繼電器斷開時，回路被切斷 → 熄滅。

繼電器控制腳連接：

• Relay VCC → Arduino 5V

• Relay GND → Arduino GND

• Relay IN  → Arduino 數(shù)字引腳 D2

4. 硬件連接步驟（匯總）

1. LDR 分壓接線

• LDR 一腳 → 5V

• LDR 另一腳 → A0

• 10k 電阻一端接 A0，另一端接 GND

1. 繼電器模塊接線

• VCC → 5V

• GND → GND

• IN → D2（即 RELAY_PIN）

1. LED 燈帶與 12V 電源

• 燈帶 “+” → 12V 適配器 “+”

• 燈帶 “–” → 繼電器 COM 接線端

• 繼電器 NO → 12V 適配器 “–”

?? 安全提示：
雖然這里使用的是 12V 低壓直流，但依然要注意極性與接線牢固，避免短路。若將來擴(kuò)展到市電負(fù)載（220V AC），必須使用符合安全規(guī)范的繼電器與布線方式，并做好絕緣防護(hù)。

5. 軟件實(shí)現(xiàn)：自動晝夜判斷邏輯

你原文里附帶的代碼是一個 “按鍵控制繼電器” 示例（BUTTON_PIN + INPUT_PULLUP），非常適合練習(xí)繼電器控制和防抖。但要實(shí)現(xiàn)真正的 “自動白天關(guān)燈、夜晚開燈”，我們需要改成讀取 LDR 的模擬值，并根據(jù)閾值控制繼電器。

下面給出一個 基于 LDR 的自動控制完整示例，邏輯為：

• 讀取 A0 模擬值 lightValue；

• 設(shè)置“變暗閾值”和“變亮閾值”，形成簡單 遲滯，避免光線波動時燈頻繁閃爍；

• 根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)和光照水平，決定是否吸合/釋放繼電器。

5.1 自動晝夜控制示例代碼（推薦）

// Automatic Day-Night LED Strip Controller Using Arduino
// 硬件：Arduino UNO Mini + LDR + 10k 電阻 + 5V 繼電器 + 12V LED 燈帶
// 功能：環(huán)境變暗 → 自動打開 LED 燈帶；環(huán)境變亮 → 自動關(guān)閉 LED 燈帶

const int LDR_PIN   = A0;  // LDR 分壓中間點(diǎn)接 A0
const int RELAY_PIN = 2;   // 繼電器控制引腳

// 注意：很多繼電器模塊是“低電平觸發(fā)”（active LOW）
// 如果是低電平觸發(fā)，請?jiān)O(shè)為 true；如果是高電平觸發(fā)，設(shè)為 false
const bool RELAY_ACTIVE_LOW = true;

// 根據(jù)實(shí)測光線情況調(diào)節(jié)：值越大代表越暗
// 這里用兩個閾值實(shí)現(xiàn)簡單遲滯：
// - 當(dāng) lightValue > THRESHOLD_DARK 時認(rèn)為“夠暗，可以開燈”
// - 當(dāng) lightValue < THRESHOLD_LIGHT 時認(rèn)為“夠亮，可以關(guān)燈”
const int THRESHOLD_DARK  = 700; // 暗環(huán)境閾值（示例值）
const int THRESHOLD_LIGHT = 600; // 亮環(huán)境閾值（示例值）

bool lightOn = false; // 當(dāng)前燈狀態(tài)

void setRelay(bool on) {
  if (RELAY_ACTIVE_LOW) {
    digitalWrite(RELAY_PIN, on ? LOW : HIGH);
  } else {
    digitalWrite(RELAY_PIN, on ? HIGH : LOW);
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(LDR_PIN, INPUT);
  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);

  // 啟動時默認(rèn)關(guān)閉燈帶
  lightOn = false;
  setRelay(lightOn);

  Serial.println("Automatic Day-Night LED Strip Controller");
  Serial.println("Cover the LDR to turn the LED strip ON.");
}

void loop() {
  int lightValue = analogRead(LDR_PIN); // 讀取 0~1023

  // 簡單遲滯控制
  if (!lightOn && lightValue > THRESHOLD_DARK) {
    // 環(huán)境足夠暗且當(dāng)前燈是關(guān)的 → 開燈
    lightOn = true;
    setRelay(lightOn);
    Serial.print("LightValue: ");
    Serial.print(lightValue);
    Serial.println(" -> DARK, LED Strip ON");
  } else if (lightOn && lightValue < THRESHOLD_LIGHT) {
    // 環(huán)境足夠亮且當(dāng)前燈是開的 → 關(guān)燈
    lightOn = false;
    setRelay(lightOn);
    Serial.print("LightValue: ");
    Serial.print(lightValue);
    Serial.println(" -> BRIGHT, LED Strip OFF");
  }

  // 調(diào)試輸出
  Serial.print("Current LightValue: ");
  Serial.println(lightValue);

  delay(200); // 簡單節(jié)流，避免串口刷屏
}

使用建議：

• 上傳代碼后，打開串口監(jiān)視器（9600 波特率），在不同光照下查看 lightValue 大致范圍；

• 根據(jù)實(shí)際環(huán)境，微調(diào) THRESHOLD_DARK 與 THRESHOLD_LIGHT；

• 確認(rèn)繼電器模塊是否為“低電平觸發(fā)”，如果不是，將 RELAY_ACTIVE_LOW 改成 false。

6. 原始“按鍵控制繼電器”代碼的定位

你提供的這段代碼本身是很好的 繼電器 + 按鍵防抖 教學(xué)示例：

• 使用 INPUT_PULLUP 作為按鍵輸入模式；

• 在 loop() 中做簡單防抖；

• 用 RELAY_ACTIVE_LOW 適配不同繼電器模塊的觸發(fā)邏輯。

這段代碼可以作為 “手動開關(guān)模式” 或 調(diào)試用模式，例如：

• 先用按鍵確認(rèn)繼電器和燈帶接線無誤；

• 再切換到上面的 LDR 自動模式。

你可以把它單獨(dú)作為“附錄：按鍵控制繼電器示例”放在文章末尾。

7. 測試方法與調(diào)試步驟

1. 單獨(dú)測試?yán)^電器 + 燈帶

• 先使用“按鍵控制繼電器”的簡化代碼；

• 手動按鍵，看燈帶是否跟隨 ON/OFF；

• 確認(rèn)繼電器接線、電源極性正確。

2. 測試 LDR 讀數(shù)

• 使用一個只做 analogRead(A0) 并 Serial.println() 的小程序；

• 在明亮、半暗、全暗環(huán)境下記錄 lightValue；

• 以實(shí)際讀數(shù)為依據(jù)設(shè)置 THRESHOLD_DARK / THRESHOLD_LIGHT。

3. 整體聯(lián)調(diào)

• 上傳自動控制代碼；

• 用手遮住 LDR，觀察串口顯示是否識別為“DARK”并點(diǎn)亮燈帶；

• 用手機(jī)手電筒/臺燈照向 LDR，觀察是否識別為“BRIGHT”并熄滅燈帶；

• 根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境微調(diào)閾值和延時。

8. 小結(jié)與擴(kuò)展方向

這個 基于 Arduino 的自動晝夜 LED 燈帶控制器，在結(jié)構(gòu)上非常簡單，卻完整涵蓋了 IoT 與嵌入式入門所需的多個核心知識點(diǎn)：

• 傳感器（LDR） → 模擬信號采集；

• 電阻分壓與 ADC 讀數(shù)之間的關(guān)系；

• 繼電器驅(qū)動高功率負(fù)載的安全做法；

• 狀態(tài)邏輯 + 閾值 + 遲滯，避免抖動。

在此基礎(chǔ)上，你還可以進(jìn)一步擴(kuò)展：

• 使用 電位器 調(diào)節(jié)“靈敏度”，實(shí)時改變閾值；

• 加入 手動模式/自動模式切換開關(guān)；

• 用 OLED 或 LCD1602 實(shí)時顯示光照值與當(dāng)前燈狀態(tài)；

• 使用 ESP8266 / ESP32 + Wi-Fi，把光照和燈狀態(tài)上傳到手機(jī) App 或云平臺。