77 проектов Arduino

Каждую секунду (реализуем с помощью delay(1000)) мы будем выводить на индикатор новое число от 0 до 9. Полное содержимое скетча показано в листинге 10.1.

Листинг 10.1.

//список выводов Arduino для подключения к разрядам a-g

//семисегментного индикатора

};

// переменная для хранения значения текущей цифры int number=0;

void setup() {

// Сконфигурировать контакты как выходы for(int i=0;i<7;i++)

pinMode(pins[i],OUTPUT);

}

void loop() { setNumber(number); delay(1000);

// следующая цифра number=(number+1)%10;

}

// функция вывода цифры на семисегментный индикатор void setNumber(int num) {

for(int i=0;i<7;i++) { if(bitRead(numbers[num],7-i)==HIGH) // зажечь сегмент

digitalWrite(pins[i],HIGH); else // потушить сегмент

digitalWrite(pins[i],LOW);

}

}

Скачать данный скетч целиком можно на сайте Arduino-kit по ссылке https://arduino-kit.ru/scetches/exp_10_01.

Загружаем скетч на плату Arduino, и смотрим на изменение цифр, выводимых на светодиодный индикатор.

Эксперимент 11.

Матрица 4-разрядная из 7-сегментных индикаторов

В этом эксперименте мы рассмотрим работу матрицы 4-разрядной из 7-сегментных индикаторов.

В эксперименте мы будем использовать следующие компоненты:

Плата Arduino + WiFi – 1;

Кабель USB;

Плата прототипирования – 1;

4-разрядная матрица на семисегментных светодиодных индикаторах – 1;

Резистор 220 Ом – 8;

Провода MM – 15.

Переключатели на плате Arduino+WiFi установите следующим образом:

Светодиодный семисегментный индикатор, с которым мы работали в Эксперимете 10, используется редко, гораздо чаще используются сборки из 4 или 8 семисегментных индикаторов, на которые можно выводить какие-то осмысленные данные, например текущеевремя.Рассмотримсборкуиз4семисегментныхиндикаторов,предназначенную для вывода 4 цифр с возможностью вывода десятичной точки. Схема 4-разрядной матрицы на 7-сегментных индикаторах показана на рис. 1.49.

Для вывода цифры необходимо зажечь нужные светодиоды на контактах A–G и DP и выбрать нужную матрицу подачей LOW на вывод 6, 8, 9 или 12.

Напишем скетч последовательного вывода цифр (0–9) на произвольный регистр матрицы. Схема подключения индикатора к плате Arduino показана на рис. 11.2.

Рис.11.1.Схема 4-разрядной матрицы на 7-сегментных индикаторах

Рис.11.2.Схема подключения 4-разрядной матрицы на 7-сегментных индикаторах

Обратите внимание – наличие ограничительных резисторов обязательно, в противном случае можно спалить светодиоды индикатора.

Приступим к написанию скетча. Для выбора случайного значения из диапазона будем использовать функцию random(). Функция random() выдает целое случайное значение из диапазона.

random(max);

random(min, max):

•min: нижняя граница случайных значений, включительно. (опционально);

•max: верхняя граница случайных значений, не включительно.

В массиве numbers[] хранятся значения, соответствующие данным для отображения цифр 0–9 (старший разряд байта соответствует метке сегмента A индикатора, а младший – сегменту G), в массиве pins[] – значения контактов для сегментов A–G и DP, в массиве pindigits[] – значения контактов для выбора разряда матрицы.

Каждуюсекунду(реализуемспомощьюdelay(1000))мыбудемвыводитьнаиндикатор случайное число из диапазона 0 – 9:

number=random(0,10);

Выбор матрицы, также выбираем случайно (0,1,2,3): digit=random(0,4);

Содержимое скетча показано в листинге 11.1.

Листинг 11.1.

// список выводов Arduino для подключения к разрядам a-g // семисегментного индикатора

int pins[8]={9,13,4,6,7,10,3,5};

Эксперимент 12.

Секундомер на 4-разрядной матрице из 7-сегментных индикаторов

В этом эксперименте мы рассмотрим и создадим секундомер на 4-разрядной матрице

из 7-сегментных индикаторов.

В эксперименте мы будем использовать следующие компоненты:

Плата Arduino + WiFi – 1;

Кабель USB;

Плата прототипирования – 1;

4-разрядный матрица на семисегментных светодиодных индикаторах – 1;

Резистор 220 Ом – 8;

Блок клавиатуры 4x4 – 1;

Резистор 10 кОм – 1.

Провода MM – 15.

Переключатели на плате Arduino+WiFi установите следующим образом:

В эксперименте 11 мы рассмотрели вывод случайных цифр на случайную матрицу, меняющуюся каждую секунду. А как же нам выводить данные одновременно на все 4 индикатора, причем на каждый индикатор различные? Для этого будем использовать динамическую индикацию. При динамической индикации сегменты зажигаются по очереди. Наше зрение обладает свойством инерции, или персистенции. Это способность глаза соединять быстро сменяющиеся изображения в одно. Таким образом, чтобы человек видел на индикаторе четырехзначное число, вовсе необязательно зажигать все цифры разом. Достаточно в один момент времени включать только один отдельный индикатор. Переключение между соседними индикаторами должно происходить с большой частотой, чтобы получить эффект персистенции. Многие символьные и матричные светодиодные и газоразрядные индикаторы работают именно по такому принципу.

Процедуру вывода цифры на индикатор setNumber() немного изменяем, вводя для третьей матрицы вывод десятичной точки:

if(dig==1) // десятичная точка для второго разряда (третья матрица) digitalWrite(pins[7],HIGH);

Содержимое скетча показано в листинге 12.1.

Листинг 12.1.

//список выводов Arduino для подключения к разрядам a-g

//семисегментного индикатора

int pins[8]={9,13,4,6,7,10,3,5}; // значения для вывода цифр 0-9

byte numbers[10] = { B11111100, B01100000, B11011010, B11110010, B01100110, B10110110,

B10111110, B11100000, B11111110, B11110110};

//переменная для хранения и обработки текущего значения

//семисегментного индикатора

int number=0; int number1=0; int number2=0;

//список выводов Arduino для выбора матрицы 0-3 int pindigits[4]={2,8,11,12};

//переменная для хранения текущего разряда

int digit=0;

//для отмеривания 100 мс unsigned long millis1=0;

//режим 1 - секундомер работает int mode=0;

//Контакт 14(A0) для подключения кнопки const int BUTTON=14;

//Переменная для сохранения текущего состояния кнопки int tekButton = LOW;

//Переменная для сохранения предыдущего состояния кнопки int prevButton = LOW;

void setup() {

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

//Сконфигурировать контакты как выходы for(int i=0;i<8;i++)

pinMode(pins[i],OUTPUT);

//выключить все контакты выбора матриц for(int i=0;i<4;i++) {

pinMode(pindigits[i],OUTPUT);

digitalWrite(pindigits[i],HIGH);

}

}

void loop() {

tekButton = debounce(prevButton);

Эксперимент 13.

Аналоговые входы Arduino. Подключение потенциометра

В этом эксперименте познакомимся с аналоговыми входами Arduino, подключим к Arduino простейший аналоговый датчик - потенциометр, и научимся измерять его сопротивление.

В эксперименте мы будем использовать следующие компоненты:

Плата Arduino + WiFi – 1;

Кабель USB;

Плата прототипирования – 1;

Потенциометр 2.2 кОм– 1;

Потенциометр 10 кОм – 1;

Провода MM – 8.

Переключатели на плате Arduino+WiFi установите следующим образом:

В предыдущих экспериментах мы работали с цифровыми выводами Arduino, которые могут работать в режиме входов для считывания внешних цифровых сигналов и выходов для выдачи цифровых данных. Цифровые данные имеют только два состояние HIGH и LOW. Но мир вокруг вас является аналоговым, и большинство наблюдаемых особенностей в окружающем мире всегда будет иметь аналоговый характер. Мир предполагает бесконечное число возможных состояний.

На рисунке 13.1. показывано, как аналоговые и цифровые сигналы отличаются друг от друга. Слева прямоугольная волна, которая варьируется только между двумя значениями: 0 и 5 вольт. Справа часть косинусоидальной волны. Несмотря на то, что его границы все еще 0 и 5 вольт, сигнал берет бесконечное число значений между теми двумя напряжениями.

Компьютерная система никогда не может осуществлять измерение с бесконечным числом десятичных разрядов для аналогового значения, потому что память и производительность компьютера является конечным значением. Если это так,

70 Эксперимент 13

Рис.13.1.График значений для аналоговых и цифровых сигналов

Рис.13.2.Подключение потенциометров к плате Arduino

как соединить интерфейс цифрового Arduino с аналоговым реальным миром? С помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), который может преобразовать аналоговые значения в цифровые представления с конечной точностью.

Каждый из аналоговых контактов Arduino (для Arduino Uno это A0 – A5) содержит 10-разрядный АЦП для аналоговых преобразований. 10-разрядный означает, что АЦП может разделить аналоговый сигнал на 210 различных значений ( 210=1024 – от 0 до 1023). Опорное напряжение определяет максимальное напряжение, его значение соответствует значению 1023 АЦП.