Маячок с нарастающей яркостью

В этом эксперименте мы задаем различные уровни яркости светодиода.

Прочтите перед выполнением

Список деталей для эксперимента

  • 1 плата Arduino Uno

  • 1 беспаечная макетная плата

  • 1 светодиод

  • 1 резистор номиналом 220 Ом

  • 2 провода «папа-папа»

Для дополнительного задания:

  • еще 1 светодиод

  • еще 1 резистор номиналом 220 Ом

  • еще 2 провода

Принципиальная схема

../../../../_images/beacon_fade.png

Схема на макетке

../../../../_images/beacon_fade_breadboard.png

Обратите внимание

  • Не любой порт Arduino поддерживает широтно-импульсную модуляцию, если вы хотите регулировать напряжение, вам подойдут пины, помеченные символом тильда «~». Для Arduino Uno это пины 3, 5, 6, 9, 10, 11

Скетч

// p020_pulse_light.ino
// даём разумное имя для пина №9 со светодиодом
// (англ. Light Emitting Diode или просто «LED»)
// Так нам не нужно постоянно вспоминать куда он подключён
#define LED_PIN 9

void setup()
{
  // настраиваем пин со светодиодом в режим выхода,
  // как и раньше
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}

void loop()
{
  // выдаём неполное напряжение на светодиод
  // (он же ШИМ-сигнал, он же PWM-сигнал).
  // Микроконтроллер переводит число от 0 до 255 к напряжению
  // от 0 до 5 В. Например, 85 — это 1/3 от 255,
  // т.е. 1/3 от 5 В, т.е. 1,66 В.
  analogWrite(LED_PIN, 85);
  // держим такую яркость 250 миллисекунд
  delay(250);

  // выдаём 170, т.е. 2/3 от 255, или иными словами — 3,33 В.
  // Больше напряжение — выше яркость!
  analogWrite(LED_PIN, 170);
  delay(250);

  // все 5 В — полный накал!
  analogWrite(LED_PIN, 255);
  // ждём ещё немного перед тем, как начать всё заново
  delay(250);
}

Пояснения к коду

  • Идентификаторы переменных, констант, функций (в этом примере идентификатор LED_PIN) являются одним словом (т.е. нельзя создать идентификатор LED PIN).

  • Идентификаторы могут состоять из латинских букв, цифр и символов подчеркивания _. При этом идентификатор не может начинаться с цифры.

    PRINT       // верно
PRINT_3D    // верно
MY_PRINT_3D // верно
_PRINT_3D   // верно
3D_PRINT    // ошибка
ПЕЧАТЬ_3Д   // ошибка
PRINT:3D    // ошибка

  • Регистр букв в идентификаторе имеет значение. Т.е. LED_PIN, LED_pin и led_pin с точки зрения компилятора — различные идентификаторы

  • Идентификаторы, создаваемые пользователем, не должны совпадать с предопределенными идентификаторами и стандартными конструкциями языка; если среда разработки подсветила введенный идентификтор каким-либо цветом, замените его на другой

  • Директива #define просто говорит компилятору заменить все вхождения заданного идентификатора на значение, заданное после пробела (здесь 9), эти директивы помещают в начало кода. В конце данной директивы точка с запятой ; не допустима

  • Названия идентификаторов всегда нужно делать осмысленными, чтобы при возвращении к ранее написанному коду вам было ясно, зачем нужен каждый из них

  • Также полезно снабжать код программы комментариями: в примерах мы видим однострочные комментарии, которые начинаются с двух прямых слэшей // и многострочные, заключённые между /* и */

    // однострочный комментарий следует после двойного слеша до конца строки
/* многострочный комментарий
помещается между парой слеш-звездочка и звездочка-слеш */

  • комментарии игнорируются компилятором, зато полезны людям при чтении давно написанного, а особенно чужого, кода

  • Функция analogWrite(pin, value) не возвращает никакого значения и принимает два параметра:

    • pin — номер порта, на который мы отправляем сигнал

    • value — значение скважности ШИМ, которое мы отправляем на порт. Он может принимать целочисленное значение от 0 до 255, где 0 — это 0%, а 255 — это 100%

Вопросы для проверки себя

  1. Какие из следующих идентификаторов корректны и не вызовут ошибку? - 13pin - MOTOR_1 - контакт_светодиода - sensor value - leftServo - my-var - distance_eval2

  2. Что произойдет, если создать директиву #define HIGH LOW?

  3. Почему мы не сможем регулировать яркость светодиода, подключенного к порту 7?

  4. Какое усреднённое напряжение мы получим на пине 6, если вызовем функцию analogWrite(6, 153)?

  5. Какое значение параметра value нужно передать функции analogWrite, чтобы получить усреднённое напряжение 2 В?

Задания для самостоятельного решения

  1. Отключите питание, отключите светодиод от 9-го порта и подключите к 11-му. Измените программу так, чтобы схема снова заработала

  2. Измените код программы так, чтобы в течение секунды на светодиод последовательно подавалось усреднённое напряжение 0, 1, 2, 3, 4, 5 В

  3. Возьмите еще один светодиод, резистор на 220 Ом и соберите аналогичную схему на этой же макетке, подключив светодиод к пину номер 3 и другому входу GND, измените программу так, чтобы светодиоды мигали в противофазу: первый выключен, второй горит максимально ярко и до противоположного состояния