Электроника и железло

Реализация собственного SDK

Впервые передо мной встала задача разработать набор инструментов для работы и управления с ПК готовым устройством. Задача не из простых, и «с места в карьер» не прыгнешь! Ход мыслей и о пути проектирования будущей библиотеки я рассуждаю в этой статье.

Подробнее →

Электроника и железло

Устраняем программно дребезг кнопок и переключателей

Кнопки и прочие переключатели — являются неотъемлемой частью, практически любого устройства. Однако, реализация этих устройств приводит к такому нежелательному явлению для микроконтроллерной техники, как дребезг контактов. Что такое дребезг? Давайте разбираться!

Подробнее →

Программирование

Численные методы решения уравнений в среде MatLab

В этом посте я расскажу о численных методах решения уравнений, что очень удобно для их расчёта на компьютере. Приведу 3 вида и 3 примера кода, для каждого вида соответственно, а также расскажу о предостерегающих трудностях и путях их решения.

Подробнее →

Программирование

Всё о таблицах (картах) Карно

Статья посвящена таблицам Карно, которые широко используются в программировании и логике для создания или упрощения логических функций, состоящих из многих аргументов.

Подробнее →

Программирование

Проверяем наличие подключения к сети в Android

Сегодня трудно себе представить какое-либо программное обеспечение не взаимодействующее с глобальной сетью. Платформа Android не стала исключением, но перед обращением в сеть правилом «хорошего тона» является проверка наличия соединения, во избежание зависаний и глюков приложения.

Подробнее →

Электроника и железло

Arduino: работаем с SD картами

SD-карта довольно распространённый тип носителя в наше время. Каждый разработчик рано или поздно сталкивается с необходимостью хранить большой объём данных и\или использовать для каких-либо долгосрочных целей энергонезависимый носитель информации. На рынке существует огромное множество модулей для подключения SD-карт к Arduino или любому другому микроконтроллеру.
Практическое использование одного из таких модулей с разбором кода и схемотехнике предлагаю рассмотреть вам в этой статье.

Подробнее →

Электроника и железло

Измеритель температуры с Arduino

Измерение температуры с помощью термически-зависимого сопротивления (термистора) не всегда выглядит хорошей идеи, но отлично подходит для определения относительного изменения температуры. Схема подключения к Arduino, практический пример использования и некоторые функции встроенной библиотеки Arduino представлены этой статье.

Подробнее →

Электроника и железло

Всё о делителях напряжения

В продолжение темы об изучении схемотехники и микроконтроллера Arduino рассмотрим определение делителя напряжения и его принцип работы. Научимся рассчитывать делитель, и разберём возможные области применения делителей напряжения. В статье имеется минимально необходимое количество математических выкладок.

Подробнее →

Разработка

Делаем светофор с Arduino

Светофор на Arduino Приветствую! В продолжение нашего знакомства с Arduino сегодня мы рассмотрим следующий простейший пример – светофор, какой мы видим каждый день на дорогах, который будет включаться, и выключаться по нажатию кнопки.

Необходимые компоненты:

  • 3 светодиода (зелёный, жёлтый и красный)
  • Push-кнопка
  • 3 резистора на 220 [Ом]
  • Резистор на 10 [кОм]

Собираем плату

Электрическую схему можете посмотреть кликнув по изображению. (Цветной провод, в том месте, где он пересекается с чёрным на картинке, не имеет никакой связи с чёрным)

Соединяем 13 разъём (далее – порт) с Arduino с длинной ногой зелёного светодиода (не забывайте, что короткая нога светодиода ВСЕГДА соединяется с Землёй), а короткую ногу через резистор в 220 [Ом] соединяем с Землёй. Аналогично соединяем жёлтый светодиод через 12 порт  и красный через 11 порт.

Схема, необходимая для работы светофора собрана, теперь необходимо подключить кнопку, для управления им.

При установке кнопки есть некоторая хитрость — кнопку надо устанавливать на разделительную полосу между двумя половинками брэдборда.

Теперь подключаем кнопку. Тут всё очень просто – кнопка проводит в обоих направлениях, в отличие от различных диодов, поэтому нет никакой разницы, какой из контактов будет соединён с землёй. Соедините один контакт кнопки с портом №7 Arduino  и этот же контакт соедините через резистор в 10 [кОм] с Землёй, а другой с питанием в 5 [В] — рельса со значком +.

ВАЖНО!! Во всех схемах Земля должна быть всегда одна – для всех подключаемых элементов, по крайней мере, до тех пор, пока вы не используете внешний источник питания в цепи Arduino.

Сборка на этом закончена! Приступаем к программированию Arduino!

Программируем Arduino

// Задаём номера портов для светодиодов
int GPin = 13; // Зелёный
int YPin = 12; // Жёлтый
int RPin = 11; // Красный
int switchPin = 7; // Порт кнопки
boolean lastButton = LOW; // Устанавливаем последнее значение кнопки - выключено
boolean currentButton = LOW; // Устанавливаем текущее значение кнопки - включено
boolean ledOn = false; // Состояние светофора: false - выключен (мигает жёлтый), true - включен
boolean yellowOn = LOW; // Мигающий жёлтый.
unsigned long loopTime; // Вспомогающая переменная для цикла
unsigned long currentTime; // Переменная хранящая текущее значение времени

void setup() {
  // Устанавливаем 3 порта как выход для светодиодов и один как вход для отслеживания кнопки
  pinMode(GPin, OUTPUT);
  pinMode(YPin, OUTPUT);
  pinMode(RPin, OUTPUT);
  pinMode(switchPin, INPUT);
  currentTime = millis();
  loopTime = currentTime;
}

// Функция для лучшего отрабатывания нажатия на кнопку - ждёт установившегося значения, а затем передаёт его в программу.
boolean debounce(boolean last)
{
  boolean current = digitalRead(switchPin);
  if(last != current)
  {
    delay(5);
    current = digitalRead(switchPin);
  }
  return current;
}

void loop() {
  currentButton = debounce(lastButton);
  if(lastButton == LOW && currentButton == HIGH) // При нажатии на кнопку включаем\выключаем светофор
  {
    ledOn = !ledOn;
  }
  lastButton = currentButton;
  currentTime = millis();

  // Цикл действий при выключенном светофоре
  if(currentTime >= (loopTime + 500) && ledOn == false)
  {
    yellowOn = !yellowOn; // Инвертируем значение переменной.
    digitalWrite(GPin, LOW);
    digitalWrite(YPin, yellowOn);
    digitalWrite(RPin, LOW);
    loopTime = currentTime;
  }

  // Цикл действий при включенном светофоре
  if(ledOn == true) {
    // Горит зелёный
    if(currentTime >= loopTime && currentTime < (loopTime + 10000)) {       digitalWrite(GPin, HIGH);       digitalWrite(YPin, LOW);       digitalWrite(RPin, LOW);     }     
// Зелёный начинает мигать     

if(currentTime >= (loopTime + 10000) && currentTime < (loopTime + 10500)) {
       digitalWrite(GPin, LOW);     
}      
if(currentTime >= (loopTime + 10500) && currentTime < (loopTime + 11000)) {
       digitalWrite(GPin, HIGH);     
} 
if(currentTime >= (loopTime + 11000) && currentTime < (loopTime + 11500)) {
      digitalWrite(GPin, LOW);     
}
if(currentTime >= (loopTime + 11500) && currentTime < (loopTime + 12000)) { 
      digitalWrite(GPin, HIGH);     
}     
if(currentTime >= (loopTime + 12000) && currentTime < (loopTime + 12500)) {
       digitalWrite(GPin, LOW);     
}     
if(currentTime >= (loopTime + 12500) && currentTime < (loopTime + 13000)) {
       digitalWrite(GPin, HIGH);     
}     
if(currentTime >= (loopTime + 13000) && currentTime < (loopTime + 13500)) {
       digitalWrite(GPin, LOW);     
}     
if(currentTime >= (loopTime + 13500) && currentTime < (loopTime + 1400)) {
       digitalWrite(GPin, HIGH);     
}     
if(currentTime >= (loopTime + 14000) && currentTime < (loopTime + 14300)) {
       digitalWrite(GPin, LOW);     
}
// Загорается жёлтый 
if(currentTime >= (loopTime + 14300) && currentTime < (loopTime + 17500)) {
       digitalWrite(YPin, HIGH);     
}
// Загорается красный 
if(currentTime >= (loopTime + 17500) && currentTime < (loopTime + 27500)) {
       digitalWrite(YPin, LOW);       digitalWrite(RPin, HIGH);     
}
// Загорается красный с жёлтым     
if(currentTime >= (loopTime + 27500) && currentTime < (loopTime + 30500)) {
       digitalWrite(YPin, HIGH);     
}
// Загорается зелёный 
if(currentTime >= (loopTime + 30500)) {
      digitalWrite(GPin, HIGH);
      digitalWrite(YPin, LOW);
      digitalWrite(RPin, LOW);
      loopTime = currentTime;
    }
  }

}

Код достаточно прост. Если светофор выключен, то просто мигает жёлтым, иначе включаем и выключаем определённые светодиоды через определённые промежутки времени.

Конечно, вместо столько сложного метода мы могли бы использовать простую задержку методом delay(), однако в использовании функции delay() есть один очень большой минус, который не должна обладать наша программа. Во время паузы — процессор не реагирует на другие операции, таким образом, во время задержки, например, на горение красного светодиода, сколько кнопку не нажимай — светофор не выключиться. Чтобы выключить светофор — вам придётся попадать по кнопке в тот момент, когда изменяется состояние светодиода, что, согласитесь, очень неудобно. Поэтому мы используем метод millis(), которые возвращает количество миллисекунд, прошедшее с момента запуска приложения, и отсчитываем нужные нам интервалы времени.

Ну что, сохраняем нашу программу (скетч) и загружаем её в Arduino. Смотрим что у нас получилось.

В следующем посте мы рассмотрим создание простейшего делителя напряжения и сделаем датчик температуры используя термистор.

Задавайте любые, интересующие Вас, вопросы, а я отвечу на них в комментариях к этому посту. До скорых встреч!

Разработка

Знакомство с Arduino

Знакомство с Arduino Приветствую! С недавних пор, а именно с моего прошедшего дня рождения у меня появилась такая популярная вещь, как Arduino. Кто не знает, Arduino — это инструмент для проектирования электронных устройств (электронный конструктор — почти как лего властелин колец) более плотно взаимодействующих с окружающей физической средой, чем стандартные персональные компьютеры, которые фактически не выходят за рамки виртуальности. Проще говоря, это микроконтроллер, которые легко можно программировать с компьютера через USB провод + набор резисторов и прочих датчиков.

Сегодня я покажу как реализовать простейший пример — мигающий светодиод с периодом в 1 секунду, и расскажу о том, как пользоваться макетной платой (брэдборд) и подключать её к ардуино.

Существует несколько версий платформы Arduino — я стал владельцем платы Arduino Uno (смотреть фото).

В комплекте с Arduino идут:

  1. Сама плата Arduino с микроконтроллером
  2. Макетная плата для сбора своих схем (на фото — белая планка внизу)
  3. Набор контактных проводов разной длинны.
  4. Набор пассивных элементов (резисторы, тиристоры, транзисторы, различные датчики и прочее)
  5. Ну и конечно же USB провод

Программируется Arduino очень просто, т.к. использует свой упрощённый язык. Чтобы написать простейшую программу (мигание встроенного в плату светодиода) вам понадобится лишь несколько строк кода.

На плате к 13 разъёму подключен встроенный светодиод. Наша задача — заставить этот светодиод мигать с периодичностью в одну секунду.

Подключаем Arduino к компьютеру и приступаем к написанию программы! Для этого вам понадобиться скачать среду разработки для Arduino — вот Вам ссылочка на страницу закачки. Среда разработки не требует установки — просто распакуйте архив и запустите исполняемый файл!

// Создаём переменную ledPin, где задаём номер выхода, к которому подключен светодиод
int ledPin = 13;

// Создаём первый обязательный метод с настройками платы

void setup() {
  // Указываем Arduino, что необходимый нам разъём будет выходом
  // Arduino может использовать одни и те же разъёмы как входы или как выходы.
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

/*
* Теперь создаём "цикл" - это вторая обязательная часть программы будет непосредственно выполняться на Arduino и повторяться многократно.
*/
void loop() {
  // Задаём для соответствующего порта значение HIGH - напряжение есть (включаем светодиод)
  digitalWrite(ledPin, HIGH);
  // Одну секунду ждём
  delay(1000);
  // Убираем напряжение с 13 порта (выключаем светодиод)
  digitalWrite(ledPin, LOW);
  // и снова задержка на одну секунду
  delay(1000);
}

Вот и всё! Нажмите кнопку «загрузка» (со стрелочкой вправо) и дождитесь компиляции и загрузки программы в Ваш Arduino. Теперь вы наблюдаете как встроенный светодиод начнёт мигать. Всё просто!

Как видите, синтаксис языка максимально прост. Даже новичок в программировании сможет разобраться и не запутаться.

Устройство и работа с макетной платой

Теперь поговорим о макетной плате. Кликните по этому фото и смотрите. По краям, с двух сторон, идут 2 продольные рельсы (назовём их контактными рельсами) — это рельсы для подачи напряжения (отмечена символом +) и земли (отмечена символом ).  Как вы видите, в середине платы идёт небольшое углубление — оно как бы разделяет две половины между собой — это важно знать, потому что рельсы по разные стороны от этого разделения никак не связаны между собой — это 2 разные цепи.

Кроме того, контактные рельсы отделены от других рельс, которые на самом деле, являются уже не продольными, а поперечными т.е. каждый контакт на одной поперечной рельсе связаны между собой электрически. В то время, как на контактных рельсах контакты связаны между собой в продольном направлении платы и их гораздо больше, естественно.

На примере нашей предыдущей задачи, рассмотрим схему подключения отдельного светодиода (примерно как на фото) к порту 13 для выполнения той же задачи — мигание светодиода с периодичностью в 1 секунду.

ВНИМАНИЕ! Ни когда не производите каких либо действий с вашими цепями при включенном питании на Arduino и в цепи. Вы можете просто повредить Arduino.

  1. Сначала соедините выход с Arduino на 5V с положительным контактным рельсом, а землю с Arduino (выход с подписью GND), с отрицательным рельсом. Теперь весь продольный положительный рельс — это источник в 5V, а отрицательный — земля. (ВНИМАНИЕ! Соединять эти рельсы напрямую опасно!!)
  2. Теперь соедините светодиод с пятивольтным рельсом длинной ногой (длинная нога всегда к источнику, а короткая к земле), а короткую воткните в любой другой свободный поперечный рельс.
  3. Соедините резистором на 220 [Ом] короткую ногу светодиода с любым другим поперечным рельсом
  4. И наконец, замыкаем цепь — соедините свободную ногу резистора с 13 выходом Arduino.

Наша цепь готова! Подключаем к питанию и радуемся!

В следующий раз я расскажу как собрать простейший светофор из 3 светодиодов, который можно будет включать и выключать (жёлтый мигающий сигнал) по нажатию кнопки. До скорых встреч!