Рассмотрим функцию подавления дребезга кнопки boolean debounce(). Эта функция принимает логическую переменную (имеющую только два состояния: true/false, HIGH/LOW, вкл./выкл., 1/0) предыдущего состояния кнопки и возвращает текущее значение состояния кнопки. Внутри функции текущее состояние кнопки сравнивается с предыдущим с помощью оператора != (не равно). Если состояния отличаются, то кнопка, возможно, нажата. Затем ожидаем 5 мс (этого достаточно, чтобы состояние кнопки стабилизировалось после дребезга), прежде чем проверить состояние кнопки снова. Затем вновь проверяем состояние кнопки. Как вы помните, функции могут возвращать результат. Данная функция возвращает текущее значение булевой локальной переменной, которая объявлена и используется только в функции debounce(). Когда функция debounce() вызывается из основного цикла, возвращенное значение записывается в глобальную переменную currentButton, которая была определена в начале программы.
После вызова функции debounce() и установки значения переменной currentButton происходит сравнение текущего и предыдущего значений состояния кнопки с помощью оператора && (логический оператор "И", означающий, что выражение в скобках выполнится, только если истинно каждое из равенств, разделенных оператором &&).
Если ранее состояние кнопки было LOW, а теперь HIGH, значит, кнопка была нажата и нужно инвертировать значение переменной lecton. Это действие выполняет опера-
- 58 -
тор перед переменной lecton. Цикл закончен, обновляем предыдущую перемеую состояния кнопки и изменяем состояние светодиода.
Программа изменяет состояние светодиода после каждого нажатия кнопки. При отсутствии проверки дребезга кнопки результаты будут непредсказуемыми.
Вы уже знаете, как управлять цифровыми выходами, как создать противодребезговую защиту для кнопки, как менять яркость светодиода с помощью ШИМ-сигнала.
Теперь подключим к плате Arduino трехцветный RGB-светодиод и создадим ночник, цвет которого будет меняться при нажатии на кнопку. В RGB-светодиоде можно смешивать цвета, изменяя широтно-импульсной модуляцией яркость каждого из них.
В устройстве используем RGB-светодиод с четырьмя выводами, один из которых является катодом, общим для всех трех диодов, а остальные - аноды для диодов каждого цвета. Подключите RGB-светодиод проводами к трем ШИМ-контактам платы Arduino через токоограничивающие резисторы, как показано на рис. 2. 7.
Вы можете настроить циклическое переключение цветов светодиода при каждом нажатии на кнопку. В данном случае удобно добавить функцию для установки цвета светодиода в следующее состояние. В программе, представленной в листинге 2.6, определено семь цветов и состояние, когда светодиод не горит. С помощью функции analogWrite() можно задать свои цветовые комбинации. Единственное отличие цикла loop() от предыдущего примера - увеличение числа состояний светодиода (по кругу от 0 до 7).
Загрузите программу в плату и поэкспериментируйте с разноцветным ночником.
Поменяйте цвет RGB-светодиода, изменив значения в функции analogWrite() на свои собственные.
Листинг 2.6. Управляемый ночник на светодиоде - rgb_nightlight.ino
const int BLED=9; // Контакт 9 для вывода BLUE RGB-светодиода
const int GLED=10; // Контакт 10 для вывода GREEN RGB-светодиода
const int RLED=11; // Контакт 11 для вывода RED RGB-светодиода
const int BUTTON=2; // Контакт 2 для входа кнопки
boolean lastButton = LOW; // Предыдущий статус кнопки
boolean currentButton = LOW; // Текущий статус кнопки
int ledMode = 0; // Значение статуса RGB-светодиода
void setup()
{
pinMode (BLED, OUTPUT); // Сконфигурировать BLUE контакт светодиода как выход
- 59 -
pinMode (GLED, OUTPUT); // Сконфигурировать GREEN контакт светодиода как выход
pinMode (RLED, OUTPUT); // Сконфигурировать RED контакт светодиода как выход
pinMode (BUTTON, INPUT); // Сконфигурировать контакт кнопки как вход
}
/*
* Функция сглаживания дребезга
* принимает в качестве аргумента предыдущее состояние кнопки
* и выдает фактическое.
*/
boolean debounce(boolean last)
{
boolean current = digitalRead(BUTTON); // Считать состояние кнопки
if (last != current) // Если изменилось...
{
delay(5); // Ждем 5 мс
current = digitalRead(BUTTON); // Считываем состояние кнопки
return current; // Возвращаем состояние кнопки
}
}
/*
* Выбор режима светодиода.
* Передача номера режима и установка заданного режима светодиода.
*/
void setMode(int mode)
{
// Красный
if (mode == 1)
{
digitalWrite(RLED, HIGH);
digitalWrite(GLED, LOW);
digitalWrite(BLED, LOW);
}
// Зеленый
else if (mode == 2)
{
digitalWrite(RLED, LOW);
digitalWrite(GLED, HIGH);
digitalWrite(BLED, LOW);
}
// Синий
else if (mode == 3)
{
digitalWrite(RLED, LOW);
- 60 -
digitalWrite(GLED, LOW);
digitalWrite(BLED, HIGH);
}
// Пурпурный (Красный+ Синий)
else if (mode == 4)
{
analogWrite(RLED, 127);
analogWrite(GLED, 0);
analogWrite(BLED, 127);
}
// Бирюзовый (Синий+ Зеленый)
else if (mode == 5)
{
analogWrite(RLED, 0);
analogWrite(GLED, 127);
analogWrite(BLED, 127);
}
// Оранжевый (Зеленый+ Красный)
else if (mode == 6)
{
analogWrite(RLED, 127);
analogWrite(GLED, 127);
analogWrite(BLED, 0);
}
// Белый (Зеленый+ Красный+ Синий)
else if (mode == 7)
{
analogWrite(RLED, 85);
analogWrite(GLED, 85);
analogWrite(BLED, 85);
}
// Выключен (mode = 0)
else
{
digitalWrite(RLED, LOW);
digitalWrite(GLED, LOW);
digitalWrite(BLED, LOW);
}
}
void loop()
{
currentButton = debounce(lastButton); // Чтение статуса кнопки
if (lastButton == LOW && currentButton == HIGH) // Если нажата кнопка
{
- 61 -
ledMode++; // Инкремент переменной статуса светодиода
lastButton = currentButton;
// Прошли по циклу все режимы
// свечения светодиода
// Сброс на начальный вариант =0
if (ledMode == 8)
ledMode = 0;
setMode(ledMode); // Изменить режим светодиода
}
}
Рис. 2.7. Монтажная схема ночника
Стягивающий резистор
- 62 -
На первый взгляд может показаться, что программа слишком велика. Но в основном это комбинация фрагментов кода, который вы уже встречали в данной главе.
Вы можете самостоятельно изменить этот проект. Например, добавить кнопки для управления каждым выводом RGB-светодиода. Или реализовать дополнительный режим мигания каждым цветом, взяв код из главы 1. Возможности для творчества безграничны.
Резюме
В этой главе вы узнали о следующем:
Как работать с макетной платой.
Как выбрать резистор для ограничения тока светодиода.
Как подключить внешний светодиод к плате Arduino.
Как использовать ШИМ, как замену аналогового вывода.
Как считывать состояние кнопки.
Как подавить дребезг кнопки.
Для чего нужны подтягивающий и стягивающий резисторы.
Для повторения примеров главы вам понадобятся следующие детали:
• плата Arduino Uno;
• макетная плата;
• перемычки;
• потенциометр 10 кОм;
• 2 резистора номиналом 10 кОм;
• 3 резистора номиналом 220 Ом;
• кабель USB;
• фоторезистор;
• датчик температуры ТМР36 (или тобой другой аналоговый датчик на 5 В);
• RGB-светодиод с общим катодом.
На странице http://www.exploringarduino.com/content/ch3 можно загрузить программный код, видеоуроки и другие материалы для данной главы. Кроме того, листинги примеров можно скачать со страницы www.wiley.com/go/exploringarduino в разделе Downloads.
Наш мир является аналоговым. Хотя нередко можно услышать фразу про мир "цифровых технологий", большинство наблюдаемых явлений вокруг нас имеет аналоговый характер. Мир предполагает бесконечное число возможных состояний, будь то солнечный свет, или температура океана, или концентрация загрязняющих веществ в воздухе. Эта глава посвящена методам преобразования аналоговых величин в цифровые значения, которые могут быть проанализированы микроконтроллером Arduino.
- 64 -
Далее вы узнаете о различиях между аналоговыми и цифровыми сигналами и о способе конвертации одних в другие, мы также рассмотрим аналоговые датчики, которые могут взаимодействовать с платой Arduino. Основываясь на материале предыдущей главы, вы сможете добавить датчик света для автоматического изменения настроек ночника. Вы также узнаете, как отправлять аналоговые данные с платы Arduino на компьютер через последовательный интерфейс, что открывает огромные возможности для создания более сложных систем, способных передавать данные об окружающей среде на компьютер.
ПРИМЕЧАНИЕ
Видеоурок данной главы можно посмотреть на интернет-странице
http://www.jeremyblum.com/2011/01/24/arduino-tutorial-4-analog- inputs/[7].
Если вы хотите узнать больше о различиях между аналоговым и цифровым сигналами, посмотрите видеофильм, расположенный на интернет-странице
http://www.jeremyblum.com/2010/06/20/lets-get-digital-or-analog/.
Данные об окружающем мире все устройства неизбежно получают в аналоговом виде. Вспомните ночник из предыдущей главы. Для: управления цифровым входом там была кнопка. Переключатель - это цифровое устройство, он имеет только два возможных состояния: включено или выключено, HIGH или LOW, 1 или 0, и т. д. Цифровая информация представляет собой серию бинарных (цифровых) данных. Каждый бит принимает только одно из двух возможных значений.
Но мир вокруг нас редко представляет информацию только двумя способами. Выгляните в окно. Что вы видите? Если это дневное время, вы, вероятно, видите солнечный свет, деревья, колышущиеся на ветру, и возможно, проезжающие машины и гуляющих людей. Все это нельзя отнести к двоичным данным. Солнечный свет не просто включен или выключен, его яркость варьируется в течение дня. Точно так же у ветра не два единственных состояния, он все время дует порывами с различной скоростью.
