Arduino nano builtin led

Мигаем светодиодом

Будем постепенно знакомиться с основами программирования, платой и другими полезными вещами. Это позволит избежать стресса от потока новой информации.

Хотя я немного разбираюсь в программировании, сегодня притворюсь, что никогда не слышал о языках программирования и постараюсь максимально доходчиво показать, как новичок осваивает новую для себя деятельность.

Во-первых, нам придётся писать примеры на C++-подобном языке. Поэтому можете похвастаться перед знакомыми, что пишите программы на C++. Во-вторых, он очень упрощённый, и вам не нужно бояться его.

Второй пример будет немного сложнее, ведь придётся подключать плату к компьютеру. Но есть и хорошая новость — нам не понадобятся дополнительные прибамбасы в виде проводов, датчиков, светодиодов, кнопок. Дело в том, что на плате уже есть один маленький встроенный светодиод, вот мы его и включим.

Запускаем скетч File | Examples | 1.Basics | Blink (Файл | Примеры | 1.Basics | Blink). У вас загрузится готовый пример с кодом. С его помощью мы можем увидеть, что плата работает.

Выбираем нашу плату — в меню Tools | Board (Сервис | Плата) должна быть отмечена Arduino Uno (как правило по умолчанию она уже отмечена). У вас может быть другая плата. Естественно, вы должны уже подключить плату к компьютеру через USB-порт для загрузки скетча в микроконтроллер.

Теперь нужно выбрать последовательный порт. Опять идём в меню Tools | Serial Port (Сервис | Последовательный порт) и выбираем нужный порт (обычно это COM3 или COM4).

Теперь нам необходимо загрузить открытый пример Blink на микроконтроллер. Просто щёлкните на кнопкуUpload (Загрузить) и внимательно смотрите на плату. Вы увидите, что светодиоды, помеченные как RX и TX будут мигать. После успешной загрузки примера в контроллер, в строке состояния среды разработки появится надпись Done uploading (Загрузка выполнена).

Ещё ниже в области консоли будет выведено сообщение:
Sketch uses 930 bytes (2%) of program storage space. Maximum is 32256 bytes.
Global variables use 9 bytes (0%) of dynamic memory, leaving 2039 bytes for local variables. Maximum is 2048 bytes.

В сообщение выводится информацию об используемой памяти. Программа настолько проста, что почти ничего не потребляет (0% оперативной памяти и 2% постоянной памяти).

Через несколько секунд после загрузки, вы можете увидеть, что светодиод, помеченный на плате как 13 (L), будет мигать оранжевым цветом. Поздравляю, вы успешно установили среду разработки и запустили свою первую программу!

Обращу внимание, что в комментариях к коду написано, что листинг менялся несколько раз. Так выглядел код в предыдущий раз.

Сравните с текущей версией.

Теперь вместо создания отдельной переменной led используется встроенная константа LED_BUILTIN. Это удобно, так как в разных платах используются разные значения для встроенного светодиода и таким образом программа получилась универсальной.

Возвращаемся к первой программе BareMinimum. Откройте скетч и сделайте сначала первую вещь — нажмите на кнопку Verify (первый значок с галочкой). Среда разработки переводит ваш код в машинный код, т.е. компилирует. Если в вашем коде есть ошибка, то компилятор выведет сообщение. Это полезно, чтобы не тратить зря время на загрузку заведомо неработающей программы. Давайте сознательно сделаем ошибку — напишем код в функции setup().

С точки зрения кошатника, здесь всё написано правильно. Предложение написано без ошибок, есть даже точка с запятой в конце строки — всё как положено.

Проверим. Нажимаем кнопку Verify и видим сообщения с красным текстом. Его текст приводить не буду, сами убедитесь. Если программа с ошибкой, то нет смысла её загружать на плату. Даже если вы очень упрямый и всё-равно нажмёте кнопку Upload, то получите ту же ошибку. Иными словами, Upload сначала самостоятельно выполняет операцию Verify и при отсутствии ошибки загружает скетч.

Разбор примера

Мы запустили программу, чтобы помигать светодиодом. Но делали это неосознанно, повторяя шаг за шагом описываемые действия. В дальнейшем вам придётся самому писать код, а значит пора ознакомится с основами программирования.

Изучим код шаг за шагом.

В функции setup() мы видим три строчки:

Приблизительный перевод комментариев, которые используется в функции setup() можно перевести как:

Дальше следует сам код, который делает операцию, описанную в комментариях. Обратите внимание, что команда завершается точкой с запятой:

В старых версиях код был немного другим:

Разработчики позже написали более грамотный код, вынеся число 13 в отдельную переменную led.

Комментарий можно перевести как:

Сейчас код обновили, и вместо переменной led используют константу LED_BUILTIN. Такой подход удобен, так как не все платы Arduino имеют встроенный светодиод на порту 13. Если у вас две разные платы и одна из них имеет нестандартный номер, то вам не придётся переписывать пример под каждую плату. Например, у плат MKR1000 встроенный светодиод находится на порту 6.

Нам встретилась новая функция pinMode(), которая устанавливает режим для портов. Функция состоит из двух параметров. В первом параметре указывается порт, с которым мы собираемся работать. Во втором параметре мы сообщаем, как должен работать указанный порт: работать на выход (OUTPUT) или вход (INPUT). В нашем примере, вывод под номером 13 (или другой порт, используемый встроенным светодиодом) должен выводить информацию (посылать сигнал), то есть давать указание мигать светодиоду.

Мы определили в функции setup() необходимые данные для начала работы и теперь можем приступить к непосредственной реализации задачи в функции loop().

Здесь мы видим уже четыре строчки кода. Первая строчка включает светодиод при помощи функции digitalWrite(). В первом параметре мы указываем номер порта, с которым собираемся работать, а во второй указываем константу HIGH. Забегая вперёд, могу сказать что константа HIGH равна 1, и можно было написать digitalWrite(13, 1). Но такая запись не очень удобна, так мельтешение цифр в большом проекте затрудняет чтение кода. А здесь вы сразу видите, что на порту под номером 13 включается светодиод.

Далее идёт команда, отвечающая за паузу — delay(), которая имеет один параметр — количество времени в миллисекундах. В нашем примере мы сделали паузу в одну секунду (1000 миллисекунд = 1 секунда).

Следом идёт уже знакомая нам функция digitalWrite(), но уже с параметром LOW, который выключает светодиод (значение константы LOW равно 0).

И последняя строчка снова делает паузу в одну секунду.

Посмотрим, как работает программа. Когда мы загружаем программу в микроконтроллер, то Arduino активирует порт 13 в режиме выхода (функция setup()), а затем начинает последовательно выполнять четыре строчки из функции loop(): включает диод-пауза-выключает диод-пауза. Когда эти четыре строчки будут выполнены, то они снова будут вызваны и будут повторяться до тех пор, пока мы не выдернем кабель.

Немного о паузе. Теоретически можно убрать вызов функции delay() и программа будет работать. Проблема в другом — контроллер работает с частотой 16 миллионов герц (герц — одно колебание в секунду; если команда длится один такт, вывод переключается 16 миллионов раз в секунду, соответственно, состояние вывода меняется каждые 0,0000000625 секунды), человеческий глаз не способен увидеть реакцию светодиода. Необходимо немного увеличить интервал между двумя командами включения и выключения светодиода.

Что мы можем изменить в данной программе? По большому счету ничего — мы можем установить только собственные значения пауз. Поэкспериментируйте с этим. Другие изменения результата не принесут — нет смысла, например, сейчас использовать другой порт или использовать режим INPUT.

Добавляем свой светодиод (+светодиод)

Мы научились мигать встроенным светодиодом. Но на самом деле у вас не будет возможность пользоваться встроенными компонентами, а придётся самостоятельно собирать нужную конструкцию и взаимодействовать с ней. Поэтому нам понадобится отдельный светодиод, который и будет у нас и мигать, и затухать, и кашу варить (насчёт последнего я, пожалуй, погорячился). Можно использовать любой светодиод — красный, зелёный, синий.

Напомню, что диод проводит ток в одном направлении. Следовательно, необходимо всегда правильно устанавливать светодиод в своих схемах. Встроенный светодиод уже правильно припаян к плате Arduino (скажем спасибо разработчикам).

В светодиодах короткую ножку («минус») светодиода нужно соединять с землёй (GND). Светодиод не рассчитан на большой ток. Чтобы не повредить светодиод, используйте с ним резистор. Он позволяет уменьшить силу тока. В противном случае светодиод прослужит недолго или просто сгорит. Полярность резисторов не важна. Сам резистор можно подключать как до светодиода, так и после него. Я привык сначала ставить резистор, а потом светодиод по направлению от источника питания к земле.

Из первого примера с встроенным светодиодом мы помним, что он использует вывод под номером 13 (на большинстве плат). На плате есть свободный вывод с этим номером, который находится рядом с выводом GND. Берём светодиод и вставляем в эти выводы. Не забываем, что короткую ножку вставляем в GND, а длинную в вывод 13. У вывода 13 уже установлен резистор, поэтому светодиод не сгорит.

Запускаем снова программу Blink. Теперь будут мигать два светодиода: встроенный и наш. Красота!

Вернёмся к светодиодам. Как правило, в цепи идёт слишком большой ток для светодиодов. Чтобы уменьшить силу тока, используют токопонижающие резисторы (сопротивления). У светодиодов есть важные характеристики: ток питания и напряжение падения (Forward voltage). Невероятно, но факт — светодиоды разных цветов используют разные значения напряжения падения. Максимальный ток для светодиодов колеблется в районе 20 миллиампер. Для вычисления значения сопротивления используют формулу: из напряжения питания вычитаем напряжение падения и результат делим на силу тока в светодиоде в амперах. В документации обычно рекомендуют использовать резистор от 220 ohm до 1K ohm. На практике, можно использовать и 100 ом. Если поставите меньше, то будет риск спалить светодиод. При выполнении опытов с несколькими светодиодами вы можете установить разные резисторы, чтобы увидеть разницу.

На следующем уроке мы поближе познакомимся с цифровыми выводами и попробуем изменять программы под свои нужды.

Источник

RoboHobby

Детали для моделирования роботов

Категории товаров

Поиск товаров

Программирование

Уроки

Оплата и доставка

Урок 3. Управление светодиодом

Это третий урок из цикла «Знакомство с Arduino». В этом уроке Вы научитесь управлять как установленным на плате Arduino светодиодом, так и внешним светодиодом.

Для урока Вам понадобится следующие детали:

  • Arduino Nano;
  • беспаечная макетная плата (она же breadboard);
  • провода типа папа-папа;
  • светодиод;
  • резистор номиналом 220 Ом.

Если на компьютере не установлена среда Arduino IDE, то необходимо её скачать и установить. Урок по основам работы с IDE можно прочитать здесь.

Первым проектом на Arduino у большинства людей является обычное мигание установленным на плату светодиодом. Пожалуй и мы начнём с этого. Кроме модуля Arduino и кабеля для его подключения к компьютеру Вам больше ничего не понадобится.

Итак, подключите модуль Arduino к компьютеру. Далее откройте среду разработки Arduino IDE и при помощи неё загрузите следующую программу в Arduino. Если забыли или не знаете как это делается, то прочтите предыдущий урок.

Текст программы:

LED_BUILTIN — константа, которая заранее определена в языке программирования модулей Arduino и она равна 13 (LED_BUILTIN = 13). Функция setup() запускается однократно при запуске программы. В ней устанавливается режим работы вывода № 13 (к нему подключён установленный на плату светодиод) Arduino — как выходной порт. Функция loop() вызывается после функции setup(). Функция представляет собой бесконечный цикл, в котором выполняется пользовательская программа. В ней при помощи функции digitalWrite (LED_BUILTIN , HIGH) на порт № 13 подаётся высокий уровень напряжения (5 В), тем самым мы зажигаем светодиод. Функция delay (1000) устанавливает задержку при выполнении программы на 1000 мс, т.е. светодиод продолжает гореть 1 секунду. Далее при помощи функции digitalWrite (LED_BUILTIN , LOW) мы гасим светодиод (подаём на вывод № 13 низкий уровень напряжения (0 В)) и также ждём 1 секунду, т.е. наш светодиод погашен в течении 1 секунды. Таким образом, мы поочерёдно зажигаем и гасим светодиод с периодом в 1 секунду.

После загрузки программы, установленный на плате Arduino Nano светодиод начнёт мигать с периодом в 1 секунду.

Ну что ж, мигать светодиодом на плате Arduino мы научились. Скажете совсем просто? Давайте усложним задачу. Подключим к Arduino внешний светодиод.

Когда все необходимые детали находятся под рукой можно начинать собирать наш пример. Для этого необходимо воспользоваться следующими схемами:

Электрическая принципиальная схема:

Схема подключения на макетной плате:

Обратите внимание на полярность светодиода! Если его неправильно подключить, то он запросто сгорит.

Светодиод имеет два вывода, один из которых катод («минус», короткая нога), а другой — анод («плюс», более длинная нога).

Также не забудьте подключить токоограничивающий резистор 220 Ом. Можно взять резистор и большего сопротивления, но в таком случае светодиод будет гореть чуть тусклее.

Когда схемка собрана можно записывать в Arduino следующую программу:

Источник

constants

Description

Constants are predefined expressions in the Arduino language. They are used to make the programs easier to read. We classify constants in groups:

Defining Logical Levels: true and false (Boolean Constants)

There are two constants used to represent truth and falsity in the Arduino language: true , and false .

false

false is the easier of the two to define. false is defined as 0 (zero).

true is often said to be defined as 1, which is correct, but true has a wider definition. Any integer which is non-zero is true, in a Boolean sense. So -1, 2 and -200 are all defined as true, too, in a Boolean sense.

Note that the true and false constants are typed in lowercase unlike HIGH , LOW , INPUT , and OUTPUT .

Defining Pin Levels: HIGH and LOW

When reading or writing to a digital pin there are only two possible values a pin can take/be-set-to: HIGH and LOW .

The meaning of HIGH (in reference to a pin) is somewhat different depending on whether a pin is set to an INPUT or OUTPUT . When a pin is configured as an INPUT with pinMode() , and read with digitalRead() , the Arduino (ATmega) will report HIGH if:

a voltage greater than 3.0V is present at the pin (5V boards)

a voltage greater than 2.0V is present at the pin (3.3V boards)

A pin may also be configured as an INPUT with pinMode() , and subsequently made HIGH with digitalWrite() . This will enable the internal 20K pullup resistors, which will pull up the input pin to a HIGH reading unless it is pulled LOW by external circuitry. This can be done alternatively by passing INPUT_PULLUP as argument to the pinMode() function, as explained in more detail in the section «Defining Digital Pins modes: INPUT, INPUT_PULLUP, and OUTPUT» further below.

When a pin is configured to OUTPUT with pinMode() , and set to HIGH with digitalWrite() , the pin is at:

5 volts (5V boards)

3.3 volts (3.3V boards)

In this state it can source current, e.g. light an LED that is connected through a series resistor to ground.

The meaning of LOW also has a different meaning depending on whether a pin is set to INPUT or OUTPUT . When a pin is configured as an INPUT with pinMode() , and read with digitalRead() , the Arduino (ATmega) will report LOW if:

a voltage less than 1.5V is present at the pin (5V boards)

a voltage less than 1.0V (Approx) is present at the pin (3.3V boards)

When a pin is configured to OUTPUT with pinMode() , and set to LOW with digitalWrite() , the pin is at 0 volts (both 5V and 3.3V boards). In this state it can sink current, e.g. light an LED that is connected through a series resistor to +5 volts (or +3.3 volts).

Defining Digital Pins modes: INPUT, INPUT_PULLUP, and OUTPUT

Digital pins can be used as INPUT , INPUT_PULLUP , or OUTPUT . Changing a pin with pinMode() changes the electrical behavior of the pin.

Pins Configured as INPUT

Arduino (ATmega) pins configured as INPUT with pinMode() are said to be in a high-impedance state. Pins configured as INPUT make extremely small demands on the circuit that they are sampling, equivalent to a series resistor of 100 Megohms in front of the pin. This makes them useful for reading a sensor.

If you have your pin configured as an INPUT , and are reading a switch, when the switch is in the open state the input pin will be «floating», resulting in unpredictable results. In order to assure a proper reading when the switch is open, a pull-up or pull-down resistor must be used. The purpose of this resistor is to pull the pin to a known state when the switch is open. A 10 K ohm resistor is usually chosen, as it is a low enough value to reliably prevent a floating input, and at the same time a high enough value to not draw too much current when the switch is closed. See the Digital Read Serial tutorial for more information.

If a pull-down resistor is used, the input pin will be LOW when the switch is open and HIGH when the switch is closed.

If a pull-up resistor is used, the input pin will be HIGH when the switch is open and LOW when the switch is closed.

Pins Configured as INPUT_PULLUP

The ATmega microcontroller on the Arduino has internal pull-up resistors (resistors that connect to power internally) that you can access. If you prefer to use these instead of external pull-up resistors, you can use the INPUT_PULLUP argument in pinMode() .

See the Input Pullup Serial tutorial for an example of this in use.

Pins configured as inputs with either INPUT or INPUT_PULLUP can be damaged or destroyed if they are connected to voltages below ground (negative voltages) or above the positive power rail (5V or 3V).

Pins Configured as OUTPUT

Pins configured as OUTPUT with pinMode() are said to be in a low-impedance state. This means that they can provide a substantial amount of current to other circuits. ATmega pins can source (provide current) or sink (absorb current) up to 40 mA (milliamps) of current to other devices/circuits. This makes them useful for powering LEDs because LEDs typically use less than 40 mA. Loads greater than 40 mA (e.g. motors) will require a transistor or other interface circuitry.

Pins configured as outputs can be damaged or destroyed if they are connected to either the ground or positive power rails.

Defining built-ins: LED_BUILTIN

Most Arduino boards have a pin connected to an on-board LED in series with a resistor. The constant LED_BUILTIN is the number of the pin to which the on-board LED is connected. Most boards have this LED connected to digital pin 13.

Источник

Adblock
detector