บทเรียน 17/31: วิธีขัดจังหวะการหน่วงเวลาใน Arduino และตัวต้านทานที่ไวต่อแสง LDR | Robojax

บทเรียนนี้เป็นส่วนหนึ่งของ: หลักสูตร Arduino ที่ใช้ชุดการเรียนรู้ 3-in-1 ของ SunFounder

กระโดดไปยัง:

บทเรียนทั้งหมด

ดูบน YouTube

บทเรียน 17/31: วิธีขัดจังหวะการหน่วงเวลาใน Arduino และตัวต้านทานที่ไวต่อแสง LDR | Robojax

ในคู่มือนี้ เราจะสำรวจแนวคิดสำคัญสองประการของ Arduino ได้แก่ อินเทอร์รัปต์และตัวต้านทานที่ไวต่อแสง (LDR) คุณจะได้เรียนรู้วิธีขัดจังหวะดีเลย์ในโค้ดของคุณ เพื่อให้ Arduino ตอบสนองต่อการกดปุ่มได้ทันที จากนั้นเราจะสร้างวงจรตรวจจับแสงที่สามารถเปิดออดหรือไฟโดยอัตโนมัติในเวลากลางคืน โปรเจกต์นี้เหมาะสำหรับผู้ที่ต้องการก้าวข้ามการเขียนโค้ดกระพริบ LED พื้นฐาน และเริ่มสร้างโปรเจกต์อัตโนมัติที่ตอบสนองต่อโลกจริง คุณสามารถนำทักษะเหล่านี้ไปประยุกต์ใช้เพื่อสร้างไฟกลางคืนอัจฉริยะสำหรับโถงทางเดิน สัญญาณเตือนความปลอดภัยง่ายๆ ที่ดังเมื่อประตูเปิด ไฟสวนพลังงานแสงอาทิตย์ที่เปิดเมื่อพลบค่ำ หรือม่านอัตโนมัติที่ปิดเมื่อพระอาทิตย์ตกดิน บทเรียนนี้อ้างอิงจากชุด Arduino 3-in-1 ของ SunFounder แต่แนวคิดนี้ใช้ได้กับบอร์ด Arduino มาตรฐานทุกตัว

LDR_12708_orig

LDR Illustration and symbol

ฮาร์ดแวร์และอุปกรณ์

เพื่อทำตามโปรเจกต์นี้ คุณจะต้องมีอุปกรณ์ดังต่อไปนี้ Arduino Uno หรือ Nano มาตรฐานเหมาะสำหรับการสร้างนี้

Arduino Uno หรือ Nano
ตัวต้านทานที่ไวต่อแสง (LDR) เช่น Kweeds KM601
ตัวต้านทาน 10k โอห์ม
ปุ่มกด
ออด
เบรดบอร์ดและสายจัมเปอร์

ทำความเข้าใจอินเทอร์รัปต์ของ Arduino

ในสเก็ตช์ Arduino มาตรฐาน ฟังก์ชัน loop() จะทำงานอย่างต่อเนื่อง โดยดำเนินการทีละบรรทัด เมื่อคุณใช้ delay() Arduino จะหยุดทำอย่างอื่นทั้งหมดในช่วงเวลานั้น นี่เป็นปัญหาหากคุณต้องตอบสนองต่อเหตุการณ์สำคัญ เช่น การกดปุ่ม ขณะที่งานอื่นกำลังทำงานอยู่ ตัวอย่างเช่น หากคุณมีดีเลย์หนึ่งวินาทีเพื่อกระพริบ LED การกดปุ่มอาจไม่ถูกรับรู้นานถึงหนึ่งวินาที ซึ่งรู้สึกว่าตอบสนองช้า (ในวิดีโอที่ 08:13)

อินเทอร์รัปต์ของ Arduino แก้ปัญหานี้ได้ อินเทอร์รัปต์เป็นคุณสมบัติฮาร์ดแวร์ที่อนุญาตให้พินเฉพาะ "ขัดจังหวะ" โปรแกรมหลัก หยุดสิ่งที่กำลังทำอยู่ชั่วคราว และรันฟังก์ชันพิเศษที่เรียกว่า Interrupt Service Routine (ISR) ซึ่งช่วยให้ Arduino ตอบสนองต่อเหตุการณ์ที่มีความสำคัญสูงได้ทันที ไม่ว่าสิ่งอื่นจะเกิดขึ้นอะไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าไม่ใช่ทุกพินที่รองรับอินเทอร์รัปต์ บน Arduino Uno และ Nano มีเพียงพิน 2 และ 3 เท่านั้นที่ใช้เพื่อจุดประสงค์นี้ได้ (ในวิดีโอที่ 02:37) บอร์ดอื่นๆ เช่น Mega มีตัวเลือกมากกว่า แต่สำหรับโปรเจกต์นี้ เราจะใช้พิน 2

อินเทอร์รัปต์สามารถถูกกระตุ้นได้จากการเปลี่ยนแปลงสถานะต่างๆ บนพิน: LOW, CHANGE, RISING และ FALLING โหมด CHANGE จะกระตุ้นอินเทอร์รัปต์เมื่อใดก็ตามที่สถานะของพินเปลี่ยนจาก HIGH เป็น LOW หรือ LOW เป็น HIGH ซึ่งเหมาะสำหรับการสลับด้วยปุ่มกด

คู่มือการเดินสายไฟ

buzzer_push_button_schematic

lcd1602_I2C_wiring_sunfounder

buzzer_push_button_schematic

lcd1602_I2C_wiring_sunfounder

เราจะสร้างวงจรสองวงจรในบทเรียนนี้ วงจรแรกสาธิตอินเทอร์รัปต์ด้วยปุ่มกดและออด และวงจรที่สองใช้ LDR เพื่อตรวจจับระดับแสง เริ่มต้นด้วยวงจรอินเทอร์รัปต์กันก่อน

วงจรที่ 1: ปุ่มกดและออดสำหรับสาธิตอินเทอร์รัปต์

วงจรนี้ตรงไปตรงมา ปุ่มกดเชื่อมต่อกับพิน 2 ซึ่งเป็นพินอินเทอร์รัปต์ของเรา ตัวต้านทาน 10k โอห์มแบบ pull-down ช่วยให้พินอ่านค่า LOW เมื่อไม่ได้กดปุ่ม และ HIGH เมื่อกดปุ่ม ออดเชื่อมต่อกับพิน 8

สำหรับการสาธิตอินเทอร์รัปต์ ให้เชื่อมต่ออุปกรณ์ดังนี้:

ปุ่มกด: เชื่อมต่อขาหนึ่งเข้ากับ 5V และอีกขาเข้ากับดิจิทัลพิน 2 เชื่อมต่อตัวต้านทาน 10k โอห์มจากพิน 2 ไปยัง GND
ออด: เชื่อมต่อขาลบเข้ากับ GND และขาบวกเข้ากับดิจิทัลพิน 8

วงจรที่ 2: LDR และออดสำหรับการตรวจจับแสง

สำหรับวงจร LDR เราใช้การจัดเรียงแบบตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า ความต้านทานของ LDR เปลี่ยนแปลงตามแสง ซึ่งจะเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่พินแอนะล็อก เมื่อมืด LDR จะมีความต้านทานสูง (ประมาณ 10k โอห์ม) และเมื่อสว่าง ความต้านทานจะลดลงอย่างมาก (ในวิดีโอที่ 16:25) การเปลี่ยนแปลงความต้านทานนี้คือสิ่งที่เราวัด

ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าจำเป็นเพราะ Arduino อ่านได้เฉพาะแรงดันไฟฟ้า ไม่ใช่ความต้านทาน โดยการวาง LDR อนุกรมกับตัวต้านทานคงที่ 10k โอห์ม แรงดันไฟฟ้าที่จุดระหว่างทั้งสองจะเปลี่ยนแปลงตามสัดส่วนกับความต้านทานของ LDR แรงดันไฟฟ้านี้จะถูกอ่านโดยตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล (ADC) ของ Arduino

สำหรับการสาธิต LDR ให้เชื่อมต่ออุปกรณ์ดังนี้:

LDR: เชื่อมต่อขาหนึ่งเข้ากับ 5V และอีกขาเข้ากับแอนะล็อกพิน A0
ตัวต้านทาน 10k โอห์ม: เชื่อมต่อจากขา LDR ที่ไปยัง A0 ลงไปยัง GND เพื่อสร้างตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า
ออด: เชื่อมต่อขาลบเข้ากับ GND และขาบวกเข้ากับดิจิทัลพิน 8

หมายเหตุ: การกำหนดพินที่แน่นอนถูกกำหนดไว้ในโค้ดและสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามการตั้งค่าของคุณ

คำอธิบายโค้ด

เราจะเน้นที่ส่วนที่ผู้ใช้สามารถกำหนดค่าได้ของโค้ดที่ให้มา ซึ่งควบคุมพฤติกรรมของโปรเจกต์ โปรแกรมเต็มรูปแบบสามารถดาวน์โหลดได้ด้านล่างบทความ

โค้ดถูกออกแบบมาให้แก้ไขได้ง่าย ที่ด้านบนของสเก็ตช์ คุณจะพบตัวแปรสำคัญที่คุณสามารถปรับได้

const byte buzzerPin = 8;
const byte interruptPin = 2;
volatile byte state = LOW;
int count=0;

ที่นี่ buzzerPin ถูกตั้งค่าเป็นพิน 8 ซึ่งเป็นจุดที่คุณเชื่อมต่อออด interruptPin ถูกตั้งค่าเป็นพิน 2 ซึ่งเป็นพินที่จะคอยฟังการกดปุ่ม ตัวแปร state เป็นไบต์แบบ volatile ที่เก็บสถานะปัจจุบันของออด (HIGH หรือ LOW) มันถูกทำเครื่องหมายเป็น volatile เพราะมันถูกแก้ไขภายในรูทีนบริการอินเทอร์รัปต์ (ISR) และคีย์เวิร์ดนี้ช่วยให้แน่ใจว่า Arduino อ่านค่าล่าสุดเสมอ ตัวแปร count เป็นตัวนับง่ายๆ ที่เพิ่มขึ้นในลูปหลักเพื่อแสดงว่าลูปยังคงทำงานอยู่ขณะที่อินเทอร์รัปต์ทำงาน

ในฟังก์ชัน setup() พินของออดถูกตั้งเป็น OUTPUT และพินอินเทอร์รัปต์ถูกตั้งเป็น INPUT บรรทัดที่สำคัญคือ attachInterrupt() ซึ่งเป็นจุดที่คุณกำหนดค่าอินเทอร์รัปต์ ฟังก์ชันนี้บอก Arduino ว่าต้องเฝ้าดูพินใด เรียกฟังก์ชันใดเมื่อเกิดอินเทอร์รัปต์ และใช้เงื่อนไขการทริกเกอร์แบบใด

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(interruptPin), noisy, CHANGE);

บรรทัดนี้แนบอินเทอร์รัปต์เข้ากับพินที่ระบุ ฟังก์ชัน digitalPinToInterrupt() แปลงหมายเลขพินเป็นหมายเลขอินเทอร์รัปต์ที่ถูกต้อง noisy คือชื่อของฟังก์ชันที่จะถูกเรียกเมื่ออินเทอร์รัปต์ถูกทริกเกอร์ สุดท้าย CHANGE คือโหมด ซึ่งทริกเกอร์อินเทอร์รัปต์เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงสถานะใดๆ ของพิน คุณสามารถเปลี่ยนเป็น RISING, FALLING หรือ LOW ได้ตามความต้องการของคุณ

ฟังก์ชัน noisy() คือ ISR มันเป็นฟังก์ชันสลับสถานะง่ายๆ ที่พลิกสถานะของออด เมื่อกดปุ่ม อินเทอร์รัปต์จะทริกเกอร์ฟังก์ชันนี้ ซึ่งจะกลับค่าตัวแปร state และเขียนมันไปยังพินของออด ซึ่งช่วยให้คุณเปิดและปิดออดได้ด้วยการกดปุ่มแต่ละครั้ง แม้ว่าลูปหลักจะยุ่งอยู่กับการนับและหน่วงเวลา

เพื่อเปลี่ยนพฤติกรรมของโปรเจกต์ให้เปิดออดในเวลากลางคืนแทนกลางวัน คุณจะต้องแก้ไขตรรกะเงื่อนไขในลูปหลัก โดยสลับคำสั่ง digitalWrite() สำหรับสถานะ HIGH และ LOW

โปรเจกต์สดและการสาธิต

ในการสาธิต คุณจะเห็นการทดลองสำคัญสองอย่าง อันดับแรก วงจรอินเทอร์รัปต์ถูกแสดงโดยไม่ใช้โค้ดอินเทอร์รัปต์ ซึ่งการหน่วงเวลาในลูปทำให้การตอบสนองของปุ่มช้า สิ่งนี้เน้นปัญหาที่อินเทอร์รัปต์แก้ไข

จากนั้น เมื่อโหลดโค้ดอินเทอร์รัปต์แล้ว จอภาพอนุกรมแสดงตัวนับที่เพิ่มขึ้นทุกวินาที เมื่อกดปุ่ม ออดจะสลับเปิดหรือปิดทันที โดยไม่คำนึงถึงการหน่วงเวลาในลูปหลัก สิ่งนี้พิสูจน์ว่าอินเทอร์รัปต์สามารถเลี่ยงเวลารอและทำงานทันที (ในวิดีโอที่ 14:07)

สำหรับส่วน LDR จอภาพอนุกรมพิมพ์ค่าแอนะล็อกดิบ คุณจะเห็นว่าค่ามีค่าสูง (ประมาณ 960) ในแสงสว่าง และลดลงอย่างมาก (ถึงประมาณ 400 หรือต่ำกว่า) เมื่อเซนเซอร์ถูกบัง สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าความต้านทานของ LDR เปลี่ยนแปลงตามความเข้มของแสงอย่างไร จากนั้นโค้ดใช้ค่าเกณฑ์เพื่อกำหนดว่าเป็น "กลางวัน" หรือ "กลางคืน" และควบคุมออดตามนั้น โดยการบังเซนเซอร์เพื่อจำลองกลางคืน คุณสามารถทริกเกอร์ออด และโดยการให้แสงส่อง คุณสามารถปิดมันได้

บทต่างๆ

[00:00] แนะนำอินเทอร์รัปต์ Arduino และ LDR
[01:43] ปัญหาของการหน่วงเวลาในโค้ด Arduino
[03:37] ทำความเข้าใจพินและโหมดอินเทอร์รัปต์
[04:20] การเดินสายวงจรปุ่มและออด
[06:22] คำอธิบายโค้ดสำหรับการสาธิตการหน่วงเวลา
[07:48] การสาธิตปัญหาการหน่วงเวลา
[09:26] การติดตั้งและเขียนโค้ดอินเทอร์รัปต์
[11:50] วิธีการทำงานของฟังก์ชันอินเทอร์รัปต์
[14:26] แนะนำตัวต้านทานไวแสง (LDR)
[15:44] การวัดความต้านทาน LDR ด้วยมัลติมิเตอร์
[17:22] การเดินสายวงจร LDR และออด
[19:55] โค้ดสำหรับอ่านค่า LDR
[20:49] การสาธิตการเปลี่ยนแปลงค่า LDR
[22:08] การตั้งค่าเกณฑ์กลางวันและกลางคืน
[23:40] โค้ดควบคุมออดด้วย LDR
[25:21] การสาธิตไฟกลางคืนอัตโนมัติ

ภาพ

An LDR

An LDR

LDR Illustration and symbol

LDR Illustration and symbol

lcd1602_I2C_wiring_sunfounder

lcd1602_I2C_wiring_sunfounder

buzzer_push_button_schematic

buzzer_push_button_schematic

buzzer_push_button_wiring

buzzer_push_button_wiring

ldr

ldr

LDR_12708_orig

LDR_12708_orig

กรุณาดูหน้านี้เป็นภาษาอังกฤษหากไม่เห็นโค้ด เราขออภัยในความไม่สะดวก

913-Lesson 17/31: interrupt a delay in Arduino and Light Dependent Resistor LDR

ภาษา: C++

/*
Lesson 20/31: interrupt a delay in Arduino and Light Dependent Resistor LDR
Get this code and watch video Download and resource page https://robojax.com/RJT600
YouTube video https://www.youtube.com/watch?v=N_L11m1v_yk
 
  
 * This code is "AS IS" without warranty or liability. Free to be used as long as you keep this note intact.* 
 * This code has been download from Robojax.com
    This program is free software: you can redistribute it and/or modify
    it under the terms of the GNU General Public License as published by
    the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
    (at your option) any later version.

    This program is distributed in the hope that it will be useful,
    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
    GNU General Public License for more details.

    You should have received a copy of the GNU General Public License
    along with this program.  If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>.
 */
const byte buzzerPin = 8;
const byte interruptPin = 2;
volatile byte state = LOW;
int count=0;

void setup() {
  pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
  pinMode(interruptPin, INPUT);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(interruptPin), noisy, CHANGE);
  Serial.begin(9600);
  digitalWrite(buzzerPin, state);
}

void loop() {
  count++;
  Serial.println(count);
  delay(1000);
}

void noisy() {
  state = !state;
  digitalWrite(buzzerPin, state);
}

Common Course Links

Common Course Files

SunFounder's 3-in-1 Smart Car learning kit source code
Download

สิ่งที่คุณอาจต้องการ

อเมซอน
SunFounder Arduino Learning Kit on AliExpress
s.click.aliexpress.com
อเมซอน
SunFounder Arduino Learning Kit on Amazon
amzn.to
อเมซอน
SunFounder Arduino Learning Kit on Amazon Canada
amzn.to
อเมซอน
SunFounder Arduino Learning Kit on eBay
ebay.us
อเมซอน
SunFounder Arduino Learning Kit on SunFounder's website
bit.ly

แหล่งข้อมูลและเอกสารอ้างอิง

เอกสาร
Documentation for SunFounder 3 in 1 IoT/Smart Car/Learning Kit
docs.sunfounder.com
ภายนอก
Purchase SunFounder's 3-in-1 Smart car learning kit
sunfounder.com

ไฟล์📁

ไลบรารี Arduino (zip)

SunFounder's 3-in-1 Smart Car learning kit source code
3in1-kit-main-v2.zip 12.80 MB

← บทเรียนก่อนหน้า

บทเรียนถัดไป →