77 проектов Arduino

Рис.6.1.Подсоединение к Arduino одной кнопки из клавиатуры 4x4

выводе Ардуино будут появляться электромагнитные наводки, и из-за этого возможны ложные срабатывания.

Чтобы избежать наводок, цифровой вывод обычно подключают через достаточно большой резистор (5-10 кОм) либо к питанию, либо к земле. В первом случае это называется “схема с подтягивающим резистором”, во втором – “схема со стягивающим резистором” (рис. 6.2). Резисторы в обеих схемах используются для установки “значения по умолчанию” из входного контакта. В схеме с подтягивающим резистором это HIGH, в схеме со стягивающим резистором – LOW.

Мы выше сказали, что схема на рисунке 6.1 неверная, но это только в том случае, если мы используем режим установки

Все выводы платы имеют внутри микроконтроллера резисторы, подключенные к 5 В. Их можно программно включать или отключать от выводов. Сопротивление этих резисторов порядка 20-50 кОм. Программное включение осуществляется так

Листинг 6.1

//Контакт 13 для подключения светодиода int LED=13;

//Контакт 2 для подключения кнопки

int BUTTON=2;

// переменная статуса кнопки buttonState boolean buttonState;

void setup() {

//определяем вывод LED (светодиод) как выход pinMode(LED, OUTPUT);

//определяем вывод BUTTON (кнопка) как вход pinMode(BUTTON, INPUT_PULLUP);

}

void loop() {

//считываем состояние BUTTON входа и записываем в buttonState buttonState = digitalRead(BUTTON);

//инверсия переменной buttonState

//для схемы с подтягивающим резистором

buttonState = ! buttonState;

// записываем состояние из buttonState на выход LED (светодиод) digitalWrite(LED, buttonState);

}

Скачать данный скетч целиком можно на сайте Arduino-kit по ссылке https://arduino-kit.ru/scetches/exp_06_01.

Загрузим данный скетч на плату Arduino. Вы должны наблюдать включение светодиода на выводе 13 при нажатии кнопки, и выключение при отжатии кнопки.

Эксперимент 7.

Боремся с дребезгом контактов кнопки

В данном эксперименте мы будем использовать метод борьбы с дребезгом, который вознивает при нажатии кнопки

В эксперименте мы будем использовать следующие компоненты:

Плата Arduino UNO – 1;

Кабель USB;

Плата прототипирования – 1;

Блок клавиатуры 4x4 – 1;

Резистор 10 кОм – 1;

Провода MM – 5.

Переключатели на плате Arduino+WiFi установите следующим образом:

В эксперименте 6 мы создали программу, устанавливающую состояние светодиода, подключенного к выводу 13 Arduino в зависимости от состояния кнопки (кнопка нажата – светодиод “горит”, кнопка отжата – светодиод “потушен”).

Насколько удобно держать кнопку постоянно нажатой для свечения светодиода? Гораздо удобнее иметь возможность нажать кнопку один раз, чтобы включить светодиод, и нажав его еще раз – выключить. Схема подключений согласно рис. 6.2. Загрузим на плату Arduino скетч переключения состояния светодиода при нажатии кнопки (листинг 7.1). Для отладки будем использовать вывод данных в последовательный порт. Скачать данный скетч целиком можно на сайте Ardui- no-kit по ссылке https://arduino-kit.ru/scetches/exp_07_01.

Листинг 7.1

//Контакт 13 для подключения светодиода int LED=13;

//Контакт 2 для подключения кнопки

int BUTTON=2;

// переменная статуса кнопки buttonState boolean buttonState;

//переменная статуса кнопки предыдущая boolean buttonStatePrev=LOW;

//переменная статуса светодиода boolean ledState=LOW;

void setup() {

//запуск последовательного порта

Serial.begin(9600);

//определяем вывод LED (светодиод) как выход pinMode(LED, OUTPUT);

//определяем вывод BUTTON (кнопка) как вход pinMode(BUTTON, INPUT_PULLUP);

//начальное состояние светодиода digitalWrite(LED, ledState);

}

void loop() {

//считываем состояние BUTTON входа (кнопки) buttonState = digitalRead(BUTTON);

//если нажатие с LOW на HIGH

if(buttonState == HIGH && buttonStatePrev==LOW) { ledState = ! ledState;

// записываем состояние из ledState на выход LED digitalWrite(LED, ledState); Serial.println(ledState);

}

buttonStatePrev = buttonState;

}

Нажимаем на кнопки и видим, что в последовательном порту при однократном нажатии кнопки происходит несколько изменений состояния кнопки (рис. 7.1), и соответственно, несколько переключений светодиода.

Почему же так происходит? Кнопки представляют собой механические устройства, с системой пружинного контакта. Когда Вы нажимаете на кнопку вниз, сигнал не просто меняется от низкого до высокого, он в течении нескольких миллисекунд меняет значение от одного до другого, прежде чем установится значение LOW. Рисунок 7.2. иллюстрирует отличие ожидаемого явления от реального.

Кнопка физически нажата в течении 25 мс. Вы могли бы предполагать, что можете сразу узнать о состоянии кнопки, считав значение с входа контакта, как показано на левом графике. Однако кнопка фактически возвращается вверх-вниз, пока значение не установится, как показано на правом графике. Теперь, зная, как ведет себя кнопка, Вы можете написать программное обеспечение кнопки с дребезгом, которое ищет изменение состояния кнопки, ожидает возврата, чтобы закончиться, и затем читает состояние переключателя снова. Эта логика программы может быть выражена следующим образом:

1) сохраняем предыдущее состояние кнопки и текущее состояние кнопки (при инициализации LOW);

int BUTTON=2;

//Переменная для сохранения предыдущего состояния кнопки boolean lastButton = LOW;

//Переменная для сохранения текущего состояния кнопки boolean currentButton = LOW;

//Текущее состояние светодиода (включен/выключен) boolean ledOn = false;

void setup() {

//запуск последовательного порта

Serial.begin(9600);

//Сконфигурировать контакт светодиода как выход pinMode (LED, OUTPUT);

//Сконфигурировать контакт кнопки как вход pinMode (BUTTON, INPUT);

}

void loop() {

currentButton = debounce(lastButton); // если нажатие...

if (lastButton == LOW && currentButton == HIGH)

{

// инвертировать значение состояния светодиода ledOn = !ledOn;

Serial.println(ledOn);

}

lastButton = currentButton;

// изменить статус состояния светодиода digitalWrite(LED, ledOn);

}

//Функция сглаживания дребезга

//Принимает в качестве аргумента предыдущее состояние кнопки,

//выдает фактическое.

boolean debounce(boolean last) { // Считать состояние кнопки

boolean current = digitalRead(BUTTON);

delay(5);

// считываем состояние кнопки current = digitalRead(BUTTON); // возвращаем состояние кнопки return current;

}

}

Загрузим данный скетч на плату Arduino и проверяем правильность работы. Скачать данный скетч целиком можно на сайте Arduino-kit по ссылке https://arduino-kit.ru/scetches/exp_07_02.

Эксперимент 8.

Подключаем несколько кнопок, управляем светодиодами

В данном эксперименте мы подключим несколько кнопок и будем управлять с их помощью несколькими светодиодами, при программировании будем

использовать оператор switch … case.

В эксперименте мы будем использовать следующие компоненты:

Плата Arduino UNO – 1;

Кабель USB;

Плата прототипирования – 1;

Блок клавиатуры 4x4 – 1;

Светодиод красный – 1;

Светодиод желтый – 1;

Светодиод зеленый – 1;

Резистор 10 кОм – 4;

Резистор 220 Ом – 3;

Провода MM – 20.

Переключатели на плате Arduino+WiFi установите следующим образом:

Создадим проект использования нескольких кнопок с привязкой определенных действий по нажатию каждой кнопки.

Схема соединений для эксперимента приведена на рис. 8.1.

В данном случае используется 4 кнопки из первого ряда блока клавиатуры 4x4. При нажатии на кнопки 1-3 включаем красный, желтый или зеленый светодиод,

при нажатии на кнопку 4 выключаем все светодиоды.

Составим скетч перехода на определенный код при нажатии каждой кнопки. Создадим массивы для пинов подключения кнопок, предыдущих и текущих состояний кнопок.

int pinButtons[]={2,3,4,5}; int lastButtons[]={0,0,0,0}; int currentButtons[]={0,0,0,0};

Проверяем в цикле for наличие нажатия кнопок и вызываем функцию doButtons(), передавая в качестве аргумента индекс нажатой клавиши:

// проверка нажатия кнопок выбора программ for(int i=0;i<4;i++)

{

// борьба с дребезгом

currentButtons [i] = debounce(lastButtons [i],pinButtons [i]); // если нажатие...

if (lastButtons [i] == 0 && currentButtons [i] == 1)

{

//для отладки

Serial.println(“click!”);

//функция перехода при нажатии кнопки doButtons(i);

}

lastButtons[i] = currentButtons[i];

}

Рис.8.1.Подсоединение 4 кнопок для управления светодиодами

50Эксперимент 8

Вфункции doButtons() мы будем делать переход в зависимости от нажатой клавиши, разных сообщений в монитор последовательного порта, используя конструкцию switch...case, корорая управляет процессом выполнения программы, позволяя задавать альтернативный код, который будет выполняться при разных условиях. Оператор switch сравнивает значение переменной со значением, определенном в операторах case. Когда найден оператор case, значение которого равно значению переменной, выполняется программный код в этом операторе.:

switch(x)

{

case 0: // код 0 break;

case 1: // код 1 break;

……

default:

break;

}

}

И весь скетч целиком показан в листинге 8.1.

Листинг 8.1.

//пины для подключения кнопок int pinButtons[]={2,3,4,5};

//для сохранения предыдущих состояний кнопок int lastButtons[]={0,0,0,0};

//для сохранения текущих состояний кнопок int currentButtons[]={0,0,0,0};

//пины подключения светодиодов red,yellow,green int pinLeds[]={8,9,10};

void setup() {

//запуск последовательного порта

Serial.begin(9600);

//Сконфигурировать пины подключения кнопок как вход for(int i=0;i<4;i++) {

pinMode (pinButtons[i], INPUT);

}

//Сконфигурировать пины подключения светодиодов

//как выход и выключить

for(int i=0;i<3;i++) {

pinMode (pinLeds[i], OUTPUT); digitalWrite (pinLeds[i], LOW);

}

}

void loop() {