Цифровая электроника для начинающих

Как можно видеть, текст программы довольно прост. Сначала пин устанавливается как “вход” командой pinMode(buttonPin, INPUT), затем в функции loop состояние входа читается с помощью функции digitalRead. Напомним, что функция loop вызывается постоянно, пока схема включена и контроллер работает.

Сделаем программу чуть более полезной. Например, создадим таймер для чистки зубов - при нажатии кнопки светодиод будет гореть ровно 2 минуты. Для создания задержки будем использовать функцию delay, которая в качестве параметра принимает длительность в миллисекундах.

Нам достаточно изменить функцию loop.

void loop() {

// Ждем пока кнопка будет нажата

while (digitalRead(buttonPin) == HIGH) delay(100);

// Зажигаем светодиод

digitalWrite(ledPin, HIGH);

delay(120*1000);

// Гасим светодиод

digitalWrite(ledPin, LOW);

}

Логика работы программы достаточно проста, и не требует отдельных пояснений. Программа ждет нажатия кнопки, для чего используется функция while - она выполняет нужный фрагмент кода, пока условие истинно. После нажатия кнопки, программа включает светодиод, затем запускается 2х-минутная пауза с помощью функции delay, затем цикл повторяется.

Самостоятельная работа #1: Изменить таймер так, чтобы во время 2х-минутного интервала светодиод мигал с частотой 1 раз в секунду. Для этого, функцию delay следует заменить на цикл, внутри которого светодиод будет включаться и выключаться.

Самостоятельная работа #2: Усложнить программу, сделав так, чтобы к концу интервала (например, последние 10 секунд) светодиод мигал чаще, показывая что время подходит к концу.

2.6 Ввод аналоговых величин

Как мы видели в предыдущей главе, получить состояние кнопки весьма просто - она или нажата или нет, что соответствует либо “0”, либо “1”. Но Arduino также имеет возможность измерять напряжение напрямую, для этого есть специальные аналоговые входы (analog Inputs). Это часто бывает полезно, например, сопротивление фоторезистора зависит от освещенности, и мы можем использовать это в программе для включения света, сопротивление датчика влажности может показывать, что пора полить цветок, и т.д.

Другой пример использования аналоговой величины: диджейский пульт.

Сам принцип основан на работе делителя напряжения: если переменный резистор подключить к источнику напряжения, то значение его выхода будет варьироваться от нуля до максимума.

Сам переменный резистор может быть круглым, либо в виде слайдера:

Точное значение резистора не так уж важно, он может быть 5КОм, 10КОм, 50КОм - в делителе напряжения важно соотношение сопротивлений, а не их абсолютное значение.

Дополним таймер из предыдущей главы переменным резистором, которым можно будет регулировать интервал в диапазоне от 0 до 10 минут. Для подключения резистора нужно использовать входы, помеченные как Analog input, в нашем случае A3.

Теперь мы можем считывать положение ручки резистора, используя функцию analogRead. Есть лишь одна небольшая тонкость - analogRead возвращает значения от 0 до 1024. Чтобы преобразовать их в интервал от 0 до 600 секунд, мы домножаем полученные значения на 600/1024. Тип unsigned long используется потому, что максимальное значение 1024*600 = 614400, что уже превосходит диапазон значений int, который составляет в Arduino -32768...32767.

Код программы целиком:

int buttonPin = 2;

int analogPin = 3;

int ledPin = 13;

void setup() {

// Вывод настроен как “выход”

pinMode(ledPin, OUTPUT);

// Вывод настроен как “вход”

pinMode(buttonPin, INPUT);

}

void loop() {

// Читаем положение потенциометра (0..1023)

int pos = analogRead(analogPin);

unsigned long time_sec = pos*600/1024;

// Ждем пока кнопка будет нажата

while (digitalRead(buttonPin) == HIGH) delay(100);

// Зажигаем светодиод

digitalWrite(ledPin, HIGH);

delay(time_sec*1000);

// Гасим светодиод

digitalWrite(ledPin, LOW);

}

В следующей главе мы подключим к Arduino динамик, что позволит создать уже полноценное и законченное устройство: кухонный таймер.

Самостоятельная работа #1: сделать шкалу для переменного резистора, как показано на рисунке. Оценить точность работы таймера, например с помощью программы для смартфона.

Разумеется, есть множество других разнообразных устройств, напряжение от которых можно считывать с помощью analogRead.

Термистор - это резистор, сопротивление которого зависит от температуры. Его подключение аналогично переменному резистору.

Подключив его в схему как показано на рисунке, можно измерять, например, температуру воздуха на улице.

Фоторезистор - как понятно из названия, изменяет свое сопротивление в зависимости от освещенности.

Датчик атмосферного давления: напряжение на его выходе пропорционально давлению.

В продаже также есть датчики влажности воздуха или почвы. Все это позволяет создать несложные системы автоматизации, например для освещения или обогрева теплицы. Разумеется, Arduino не может напрямую управлять мощной нагрузкой, для этого в продаже есть специальные реле, вроде таких: