Джереми Блум - Изучаем Arduino: инструметы и методы технического волшебства

0000000* | 1 | t=1

000000*0 | 2 | t=2

00000*00 | 4 | t=3

0000*000 | 8 | t=4

000*0000 | 16 | t=5

0*000000 | 64 | t=7

*0000000 | 128 | t=8

0*000000 | 64 | t=9

00*00000 | 32 | t=10

000*0000 | 16 | t=11

0000*000 | 8 | t=12

00000*00 | 4 | t=13

000000*0 | 2 | t=14

Рис. 7.6. Пошаговое представление эффекта "бегущий всадник"

- 162 -

Листинг 7.2. Световой эффект "бегущий всадник" - lightrider.ino

// Создание световой анимации "бегущий всадник"

const int SER=8;// Контакт для подключения вывода DATA

const int LATCH =9;// Контакт для подключения вывода LATCH

const int CLK =10;// Контакт для подключения вывода CLOCK

// Последовательность включения светодиодов

int seq[14] = {1,2,4,8,16,32,64,128,64,32,16,8,4,2};

void setup()

{

// Установить контакты на вывод (OUTPUT)

pinMode(SER, OUTPUT);

pinMode(LATCH, OUTPUT);

pinMode(CLK, OUTPUT);

}

void loop()

{

for (int i = 0; i < 14; i++)

{

digitalWrite(LATCH, LOW);// LATCH - низкий

shiftOut(SER, CLK, MSBFIRST, seq[i]); // Старший бит - первый

digitalWrite(LATCH, HIGH);// LATCH - высокий

delay(100);// Скорость анимации

}

}

Регулируя величину задержки, можно менять скорость анимации. Попробуйте изменить значения в массиве последовательностей, чтобы получить различные комбинации включения светодиодов.

ПРИМЕЧАНИЕ

Для просмотра демонстрационного видеоклипа программы lightrider зайдите по адресу http://www.exploringarduino.com/content/ch7. Видеоклип также доступен на сайте издательства Wiley.

7.4.2. Отображение данных в виде гистограммы добавив ИК-датчик расстояния в предыдущую схему, можно создать светящуюся гистограмму, которая показывает, насколько близко вы находитесь. Для большей наглядности возьмите несколько светодиодов разного цвета. Принципиальная схема устройства с разноцветными светодиодами и ИК-датчиком расстояния приведена на рис. 7.7.

- 163 -

Рис. 7.7. Схема устройства, реализующего эффект "гистограммы расстояния"

Зная принцип действия аналогового датчика и регистра сдвига, вы в состоянии самостоятельно выбрать пороги расстояния и соответствующие им комбинации включенных и выключенных светодиодов (рис. 7.8).

Из главы 3 ясно, что диапазон используемых значений для ИК-датчика расстояния не должен превышать 10 бит (у меня максимальное значение оказалось равно 500, у вас оно возможно отличается). Лучше всего самостоятельно проверить дальность действия датчика и уточнить соответствующие значения. Все десятичные комбинации гистограммы хранятся в массиве из девяти элементов. Ограничиваем максимальное расстояние и приводим значения к диапазону от 0 до 8. Листинг 7.3 иллюстрирует программную реализацию эффекта гистограммы.

Листинг 7.3 Гистограмма отображения расстояния - bargraph.ino

// Гистограмма расстояния

const int SER=8;// Контакт для подключения вывода DATA

const int LATCH =9; // Контакт для подключения вывода LATCH

- 164 -

const int CLK =10;// Контакт для подключения вывода CLOCK

const int DIST =0;// Контакт для подключения датчика расстояния

// Возможные значения светодиодов

int vals[9] = {0,1,3,7,15,31,63,127,255};

// Максимальное значение расстояния

int maxVal = 500;

// Минимальное значение расстояния

int minVal = 0;

void setup()

{

// Установить контакты на вывод (OUTPUT)

pinMode(SER, OUTPUT);

pinMode(LATCH, OUTPUT);

pinMode(CLK, OUTPUT);

}

void loop()

{

int distance = analogRead(DIST);

distance = map(distance, minVal, maxVal, 0, 8);

distance = constrain(distance,0,8);

digitalWrite(LATCH, LOW);// LATCH - низкий - начало отправки

shiftOut(SER, CLK, MSBFIRST, vals[distance]); // Старший бит - первый

digitalWrite(LATCH, HIGH);// LATCH - высокий

delay (10);// Скорость анимации

}

Рис. 7.8. Комбинации включенных и выключенных светодиодов и соответствующие им десятичные значения

- 165 -

Загрузите программу на плату Arduino, запустите на выполнение и перемещайте руку вперед-назад перед датчиком расстояния. Вы должны увидеть, что гистограмма реагирует на движение руки. Если устройство работает неправильно, отрегулируйте значения maxVal и minVal, чтобы лучше соответствовать показаниям датчика расстояния. Для контроля значений, которые вы получаете на различных расстояниях, можно инициализировать последовательное соединение в заголовке setup() и вызвать функцию Serial.println(DIST) сразу после выполнения шага analogRead(DIST).

ПРИМЕЧАНИЕ

Для просмотра демонстрационного видеоклипа программы, формирующей гистограмму расстояния, зайдите по адресу http://www.exploringarduino.com/content/ch7. Этот видеоклип доступен также на сайте издательства Wiley.

Резюме

• Как работают сдвиговые регистры.

• Чем отличается последовательная и параллельная передача данных.

• В чем различие между десятичной и двоичной формой представления данных.

• Как создать световую анимацию с помощью сдвигового регистра.

В этой части

Глава 8. Интерфейсная шина I 2C

Глава 9. Интерфейсная шина SPI

Глава 10. Взаимодействие с жидкокристаллическими дисплеями

Глава 11. Беспроводная связь с помощью радиомодулей ХВее

Для повторения примеров главы вам понадобятся следующие детали:

плата Arduino Uno;

USB-кабель В (для Uno );

1 красный светодиод;

3 желтых светодиода;

4 зеленых светодиода;

8 резисторов номиналом 220 Ом;

2 резистора номиналом 4,7 кОм;

сдвиговый регистр SN74HC595N в DIP-корпусе;

I 2C датчик температуры TC74A0-5.0VAT;

перемычки;

макетная плата.

На странице http://www.exploringarduino.com/content/ch8 можно загрузить программный код, видеоуроки и другие материалы для данной главы. Кроме того, листинги примеров можно скачать со страницы www.wiley.com/go/exploringarduino в разделе Downloads.

Вы уже знаете, как использовать аналоговые и цифровые вводы-выводы, но как общаться с более сложными устройствами? Плата Arduino способна раскрыть свои новые возможности, взаимодействуя через интерфейсы с множеством внешних модулей. Во многих интегральных схемах реализованы стандартные цифровые протоколы связи, упрощающие обмен данными между микроконтроллером и всевозможными периферийными устройствами. В этой главе рассмотрим шину I 2C.

- 170 -

Шина I 2C обеспечивает устойчивую высокоскоростную двустороннюю связь между устройствами и требует минимального числа контактов ввода-вывода.

К шине I 2C подключено ведущее устройство ( обычно микроконтроллер) и одно или несколько ведомых устройств, которые получают информацию от ведущего. Далее мы опишем протокол I 2C и реализуем его, чтобы связаться с цифровым датчиком температуры, возвращающим результат измерений в градусах, а не в виде произвольного аналогового значения. Опираясь на знания, полученные в предыдущих главах, вы научитесь создавать более сложные проекты.