Lekcia 98-6: Hojdacia LED hra s Arduinom

Lekcia 98-6: Hojdacia LED hra s Arduinom

Projekt seesaw LED je klasickým cvičením pre začiatočníkov, ktoré učí jeden z najdôležitejších konceptov programovania Arduino: ako striedať dva výstupy v časovom rytme. Pomocou iba dvoch LED, dvoch rezistorov a niekoľkých prepojovacích vodičov zostavíte obvod, v ktorom sa zelená a červená LED striedajú v svietení, napodobňujúc pohyb hore a dole detskej hojdačky. Je to jednoduchá konštrukcia, ale predstavuje základné stavebné prvky — definície pinov, časové konštanty a sekvenčné volania digitalWrite() — ktoré sa objavujú takmer v každom Arduino skici, ktorú kedy napíšete.

Pretože vzor hojdačky je v skutočnosti len "zapni jednu vec, vypni ju, zapni druhú vec, vypni ju, opakuj," rovnaká štruktúra sa škáluje do desiatok praktických použití. Tu je niekoľko nápadov, ktoré podnietia vašu predstavivosť:

• Striedavé indikačné svetlá — pár "bezpečné / upozornenie" na ovládacom paneli, ktorý sa strieda tam a späť.
• Simulácia železničného priecestia — dve lampy blikajúce striedavo, keď sa blíži vlak.
• Dvojsmerná značka — zobrazenie šípky "choď tam / choď onam" pre príjazdovú cestu alebo parkovisko.
• Sviatočná dekorácia — červené a zelené LED si vymieňajú miesta pre sviatočný blikajúci efekt.
• Základ pre učenie — zručnosti v časovaní a sekvenovaní sú tu rovnaké, aké neskôr použijete pre semafory, chodiace svetlá a multi-LED animácie.

Ako funguje efekt hojdačky

LED je dióda, ktorá emituje svetlo, a jej symbol je trojuholník smerujúci na čiaru. Plochá čiara je katóda (negatívna) a zadná časť trojuholníka je anóda (pozitívna). Na fyzickej LED je dlhšia nožička anóda a kratšia, plochá nožička je katóda. Prúd tečie od anódy ku katóde, takže anóda sa pripája k pinu Arduina a katóda sa pripája cez rezistor k zemi (vo videu v 02:29).

Rezistor je dôležitý. Typická malá LED chce približne 2 V na sebe a asi 10 mA prúdu. Ak vaše Arduino dodáva 5 V, zvyšné 3 V musí zniesť rezistor. Pomocou Ohmovho zákona, R = V / I = 3 V / 0,01 A = 300 Ω. Čokoľvek od asi 300 Ω do 1000 Ω bude fungovať — vyššie hodnoty jednoducho robia LED tmavšou (vo videu v 03:49).

Pre hojdačku sú obe LED zapojené identicky: každá anóda ide na svoj vlastný pin Arduina a každá katóda ide cez svoj vlastný rezistor na spoločnú zemniacu lištu. Jediný rozdiel medzi nimi je, ku ktorému pinu sú pripojené.

Hardvér a komponenty

• 1 × Arduino doska (Uno, Nano, Mega alebo podobná)
• 2 × LED — jedna červená, jedna zelená (fungujú akékoľvek dve farby)
• 2 × rezistory, 300 Ω až 1000 Ω (220 Ω alebo 330 Ω sú bežné voľby)
• 1 × nepájivé pole
• Prepojovacie vodiče (DuPont vodiče)
• USB kábel pre programovanie a napájanie

To je všetko — žiadne tlačidlá, žiadne potenciometre, žiadne senzory. Toto je zámerne najskromnejší možný zoznam súčiastok, aby ste sa mohli plne sústrediť na logiku kódu.

Sprievodca zapojením

Zapojenie je symetrické a ľahko sledovateľné. Vložte obe LED do nepájivého poľa. Pripojte anódu (dlhšiu nožičku) zelenej LED k Arduinu pin 2 a anódu červenej LED k Arduinu pin 3. Každá katóda (kratšia nožička) sa pripája k jednému koncu svojho vlastného rezistora a druhý koniec oboch rezistorov sa spája so spoločnou lištou, ktorá vedie k GND pinu Arduina (vo videu v 27:45).

Pretože obe LED zdieľajú rovnakú zemniacu lištu, je potrebný iba jeden zemniaci vodič z nepájivého poľa späť k Arduinu. Dva signálne vodiče — jeden k pinu 2, jeden k pinu 3 — sú jediné spojenia, ktoré sa medzi oboma LED menia.

Vysvetlenie kódu

Skica je zámerne krátka, aby každý riadok mal význam. Tu sú časti, ktoré budete skutočne chcieť upraviť:

Definície pinov

const int greenLEDPin = 2;//define a pin for green LED
const int redLEDPin = 3;//define a pin for red LED

Tieto dve konštanty hovoria Arduinu, ku ktorým pinom sú LED pripojené. Ak ste svoje LED zapojili k iným pinom — napríklad pin 8 a pin 9 — toto je jediné miesto, ktoré potrebujete zmeniť. Kľúčové slovo const znamená, že hodnota je pevná počas životnosti programu a nemôže byť neskôr náhodne prepísaná.

Časová konštanta

const int ON_TIME = 500;

Táto jediná hodnota určuje, ako dlho zostane každá LED rozsvietená, v milisekundách. Predvolená hodnota 500 znamená, že každá LED svieti pol sekundy, takže celý cyklus zelená-potom-červená trvá jednu sekundu. Znížte ju na 200 pre rýchle blikanie alebo zvýšte na 1000 pre pomalý, zámerný rytmus jednej sekundy na LED (vo videu v 30:17). Keďže obe LED zdieľajú túto konštantu, vždy zostávajú synchronizované — hojdačka zostáva vyvážená.

Nastavenie

Vnútri setup() sú dva piny deklarované ako výstupy pomocou pinMode() a sériový monitor sa spustí na 9600 baudov, takže môžete sledovať, ako sa posúvajú správy o stave LED. Toto sa spustí raz, keď sa doska zapne.

Slučka

Funkcia loop() je miesto, kde sa hojdačka odohráva. Vykonáva štyri akcie v poradí: rozsvieti zelenú LED, počká ON_TIME milisekúnd, zhasne ju, potom to isté urobí s červenou LED. Keď slučka dosiahne koniec, automaticky sa spustí od začiatku — to je celé správanie „hojdačky". Neexistuje žiadna stavová premenná ani žiadna podmienka na kontrolu, pretože vzor je čisto sekvenčný.

Živý projekt a demonštrácia

Po nahratí kódu uvidíte, že zelená LED svieti pol sekundy, potom červená LED, potom opäť zelená, donekonečna. Otvorenie sériového monitora (Nástroje → Sériový monitor alebo Ctrl+Shift+M) zobrazuje „Green LED ON" a „Red LED ON" vytlačené počas behu vzoru, čo je praktický spôsob, ako potvrdiť, že časovanie zodpovedá tomu, čo ste nastavili.

Skúste zmeniť ON_TIME na 200 a znova nahrať — LED budú viditeľne rýchlejšie striedať. Nastavte ju na 1000 a hojdačka sa stane pomalým, zámerným striedaním. Môžete tiež odpojiť Arduino od USB a napájať ho z batérie alebo 5 V adaptéra; náčrt beží identicky, pretože je už uložený v pamäti dosky.

Súvisiace projekty z tohto videa

• Lekcia 98-1: Ako zapnúť a vypnúť LED pomocou Arduina
• Lekcia 98-2: Ako zapnúť a vypnúť LED pomocou tlačidla s Arduinom
• Lekcia 98-3: Ako zapnúť/vypnúť prepínaciu LED pomocou tlačidla s Arduinom
• Lekcia 98-4: Postupné stmavovanie LED svetla pomocou Arduina: Ovládanie jasu
• Lekcia 98-5: Stmavovanie svetla pri stlačení tlačidla pomocou Arduina
• Lekcia 98-7: Bežiace svetlo pomocou Arduina a 5 LED
• Lekcia 98-8: Bežiace svetlo s tlačidlom a LED s Arduinom
• Lekcia 98-9: Merač úrovne napätia LED pomocou Arduina alebo bežiace svetlo s potenciometrom
• Lekcia 98-10: Arduino semafor

Kapitoly

• [00:00] Prehľad 10 Arduino LED projektov
• [01:22] Úvod do kurzu Arduino krok za krokom
• [02:29] Pochopenie LED: symbol, anóda a katóda
• [03:49] Výpočet sériového odporu LED pomocou Ohmovho zákona
• [27:32] Predstavenie projektu hojdačky LED
• [27:45] Schéma zapojenia projektu hojdačky
• [28:28] Vysvetlenie kódu hojdačky
• [30:06] Demonštrácia hojdačky s rôznym časovaním
• [30:47] Prehľad projektu bežiaceho svetla
• [36:41] Bežiace svetlo ovládané tlačidlom
• [42:25] LED pruhový merač napätia s potenciometrom
• [49:25] Projekt Arduino semafor

Obrázky

Arduino wiring for two LEDs see saw

Arduino schematic for two LEDs see saw

330_ohm_resistor

dve LED s rezistorom na nepájivom poli pripojené k Arduino

Arduino wiring for two LEDs see saw

Arduino schematic for two LEDs see saw

330_ohm_resistor

dve LED s rezistorom na nepájivom poli pripojené k Arduino

This code has not been parsed yet. Please return to the admin panel to parse it.