Setting96.ru

Строительный журнал
12 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как подключить светодиодную ленту к ардуино уно

Как подключить светодиодную ленту к ардуино уно

RGB светодиод или лента – очень крутая штука, ведь используя даже 8-ми битный ШИМ (0-255) мы можем получить 16.7 миллионов цветов и оттенков! Рассмотрим подключение светодиодов и лент к Arduino.

Светодиоды

Светодиоды можно питать от пинов Arduino, естественно через токоограничивающий резистор на 150-300 Ом (больше – меньше яркость). Для плавного управления яркостью каждого канала подключать нужно к ШИМ пинам (D3, D5, D6, D9, D10, D11 на Arduino Nano/UNO/Pro Mini). Светодиод с общим катодом подключается общей ногой на GND, с общим анодом – на VCC (т.е. на 5V).

Светодиодные ленты через драйвер

RGB светодиодные ленты обычно имеют общий анод, т.е. общий канал 12 Вольт.

Для управления цветом можно использовать так называемый LED amplifier (бывает RGB и RGBW). Купить на Aliexpress

Светодиодные ленты через транзисторы

Вместо драйвера можно использовать полевые транзисторы, схема вот такая:

Какие транзисторы? Вот мой список транзисторов в корпусах to220: IRF3704ZPBF, IRLB8743PBF, IRL2203NPBF, IRLB8748PBF, IRL8113PBF, IRL3803PBF, IRLB3813PBF, IRL3502PBF, IRL2505PBF, IRF3711PBF, IRL3713PBF, IRF3709ZPBF, AUIRL3705N, IRLB3034PBF, IRF3711ZPBF

В корпусах D-PAK: IRLR024NPBF, IRLR024NPBF, IRLR8726PBF, IRFR1205PBF, IRFR4105PBF, IRLR7807ZPBF, IRFR024NPBF, IRLR7821TRPBF, STD60N3LH5, IRLR3103TRPBF, IRLR8113TRPBF, IRLR8256PBF, IRLR2905ZPBF, IRLR2905PBF

Также можно распаять платку

Обычные светодиоды

Светодиод – простейший индикатор, который можно использовать для отладки кода: его можно включить при срабатывании условия или просто подмигнуть. Но для начала его нужно подключить.

Подключение светодиода

Светодиод – это устройство, которое питается током, а не напряжением. Как это понимать? Яркость светодиода зависит от тока, который через него проходит. Казалось бы, достаточно знания закона Ома из первого урока в разделе, но это не так!

2.5 вольта, у синих, зелёных и белых

3.5 вольта. Более точную информацию можно узнать из документации на конкретный светодиод. Если документации нет – можно пользоваться вот этой табличкой, тут даны минимальные значения:

Яркость светодиода нелинейно зависит от тока, поэтому “на глаз” при 10 мА яркость будет такая же, как на 20 мА, и величину сопротивления можно увеличить. А вот уменьшать нельзя, как и подключать вообще без резистора. В большинстве уроков и проектов в целом для обычных светодиодов всех цветов ставят резистор номиналом 220 Ом. С резистором в 1 кОм светодиод тоже будет светиться, но уже заметно тусклее. Таким образом при помощи резистора можно аппаратно задать яркость светодиода.

Как определить плюс (анод) и минус (катод) светодиода? Плюсовая нога длиннее, со стороны минусовой ноги бортик чуть срезан, а сам электрод внутри светодиода – крупнее:

Светодиодные ленты

Светодиодная лента представляет собой цепь соединённых светодиодов. Соединены они не просто так, например обычная 12V лента состоит из сегментов по 3 светодиода в каждом. Сегменты соединены между собой параллельно, то есть на каждый приходят общие 12 Вольт. Внутри сегмента светодиоды соединены последовательно, а ток на них ограничивается общим резистором (могут стоять два для более эффективного теплоотвода):

Таким образом достаточно просто подать 12V от источника напряжения на ленту и она будет светиться. За простоту и удобство приходится платить эффективностью. Простая математика: три белых светодиода, каждому нужно по

3.2V, суммарно это 9.6V. Подключаем ленту к 12V и понимаем, что 2.5V у нас просто уходят в тепло на резисторах. И это в лучшем случае, если резистор подобран так, чтобы светодиод горел на полную яркость.

Подключаем к Arduino

Здесь всё очень просто: смотрите предыдущий урок по управлению нагрузкой постоянного тока. Управлять можно через реле, транзистор или твердотельное реле. Нас больше всего интересует плавное управление яркостью, поэтому продублирую схему с полевым транзистором:

Ардуино и адресная светодиодная лента

Этот проект — простой способ начать работу, но идеи, которые он охватывает, могут быть расширены для действительно эффектного освещения. С помощью всего лишь нескольких компонентов вы можете создать свой собственный восход солнца. Если у вас есть стартовый комплект с Arduino, вы можете использовать любую кнопку или датчик для запуска светодиодов при входе в комнату, например:

Как мы видим, при открытии двери светодиодная лента Ардуино плавно зажигается и встречает человека.

Теперь, когда мы рассмотрели схему с обычной светодиодной лентой, перейдем к адресным светодиодным лентам SPI RGB лента.

Светодиодная лента Ардуино — Яркие идеи.

Эти ленты требуют меньшего количества компонентов для запуска, и есть некоторая свобода в отношении именно того, какие значения компонентов вы можете использовать. Конденсатор в этой цепи гарантирует, что светодиоды 5v получают постоянный источник питания. Резистор становится гарантом того, что сигнал данных, полученный от Arduino, не загружен всяческими помехами.

● Светодиодная лента 5v WS2811/12/12B; Все три модели имеют встроенные микросхемы и работают одинаково.

  • НОВИНКА 2021 года! ЭЛЕКТРОНИКА ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ. БАЗОВЫЙ НАБОР ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ+КНИГА (11 ЭКСПЕРИМЕНТОВ).

● 1 x Arduino Uno или аналогичная совместимая плата;

● 1 x резистор 220-440 Ом;

● 1 x конденсатор microFarad 100-1000 (все, что между этими двумя значениями, отлично подойдет);

● Макет и монтажные провода;

● Блок питания 5 В.

Настройте схему, как показано на рисунке:

Обратите внимание, что конденсатор должен быть правильной ориентации.

Вы можете понять, какая сторона прикрепляется к рейке земля, ища знак минуса (-) на корпусе конденсатора. На этот раз мы задействуем Arduino, используя источник питания 5 В. Это позволит устройству работать автономно.

Во-первых, убедитесь, что ваша плата может работать с 5 В, прежде чем присоединить ее к источнику питания. Почти все платы работают на 5V через USB-порт, но штыри питания на некоторых могут иногда пропускать регуляторы напряжения и превращать их в поджаренные тосты.

Кроме того, рекомендуется убедиться, что несколько отдельных источников питания не подключены к Arduino — отсоединяйте USB-кабель всякий раз, когда используете внешний источник питания.

  • Что такое Ардуино? Это свобода для изобретателя
После того, как все подключено, прибор должен выглядеть так:

Теперь, когда разобрались со светодиодной лентой, давайте перейдем к коду.

Светодиодная лента Ардуино — Бегущий огонь или световая волна

Чтобы безопасно запрограммировать нашу плату, отсоедините линию VIN от линии электропередач. Вы подключите ее позже обратно.

Присоедините свой Arduino к компьютеру и откройте Arduino IDE. Убедитесь, что у вас правильный номер платы и порта, выбранный в меню «Сервис»> «Сервис и инструменты»> «Порт».

Мы будем использовать библиотеку FastLED для тестирования нашей установки. Вы можете добавить библиотеку, нажав на Эскиз> Включить библиотеку> Управление библиотеками и поиск FastLED. Нажмите «Установить», и библиотека будет добавлена в среду IDE.

В разделе «Файл»> «Примеры»> «FastLED» выберите эскиз DemoReel100. В этом эскизе задействованы различные эффекты, которые можно сделать с помощью светодиодных полос WS2812, и невероятно легко настроить.

Все, что вам нужно изменить, — это переменная DATA_PIN, чтобы она соответствовала значку 13 и переменной NUM_LEDS для определения количества светодиодов, находящихся в полосе, которую вы используете. В этом случае я применяю только небольшую линию из 10 светодиодов, вырезанных из более длинной полосы.

Используйте большее количество для красивейшего светового шоу!

Вот и все!

Загрузите эскиз на свою плату, отсоедините USB-кабель и включите источник питания 5 В.

Наконец, подключите VIN Arduino к линии электропередач и наслаждайтесь представлением.

Светодиодная лента Ардуино RGB

Если ничего не происходит, проверьте свою проводку и укажите правильный вывод Arduino в демо-эскизе.

Светодиодная лента Ардуино — Безграничные возможности

Учиться работать со светодиодными лентами — хороший способ познакомиться с базовым программированием на Arduino, но лучший способ учиться — изменять коды. Побалуйтесь с приведенным выше кодом и посмотрите, что вы можете сделать! Если все это слишком сложно для вас, подумайте о проектах Arduino для начинающих.

Благодаря гибкости кода микроконтроллер ATmega широко используется в модулях различной автоматики, в том числе на его основе возможно создать контроллер управления светодиодным освещением.

Подключение адресной светодиодной ленты WS2812B к Arduino

Опубликовано: 23.02.2017 20:25

Введение

Приветствую всех. Мы продолжаем знакомить Вас со светодиодными лентами. На этот раз мы рассмотрим адресную RGB светодиодную ленту WS2812B. Лента основана на светодиодах WS2812B в корпусе LED 5050, куда в корпус производители поместили не только три встроенных светодиода (Красный, Зеленый, Синий), но и управляемый ШИМ драйвер, управляющий их яркостью. Благодаря этому мы можем получить произвольный цвет, изменяя яркость встроенных светодиодов, а так же управлять отдельно взятым пикселем на ленте. Собственно, три встроенных разноцветных светодиода вместе с ШИМ драйвером и образуют светодиод WS2812B.

На фото справа вы можете увидеть этот самый светодиод WS2812B, где большой черный прямоугольник это ШИМ драйвер, а вот три встроенных в него светодиода настолько малы, что их с трудом видно, и можно отследить только по золотым нитям, идущим от драйвера к трем разноцветным светодиодам.

Технические характеристики

Теперь давайте немного пройдемся по техническим характеристикам из datasheet который мне удалось раскопать в интернете.

20мА на один встроенный светодиод, то есть

Остальное можете посмотреть самостоятельно в даташите.

Подключение

Подключается светодиодная лента довольно-таки просто, необходимо подать на +5V и GND, плюс (+) и минус (-) от 5В блока питания, а контакт DIN соединить с портом Arduino, как правило, по умолчанию используется 6-й порт Arduino, но вы вправе выбрать и любой другой свободный порт. Так же рекомендуется соединить земли Arduinoи блока питания, как нарисовано на рисунке ниже.

Как подключить адресную ленту к Ардуино

Для занятия нам понадобятся следующие детали:

WS2812B светодиоды довольно энергоемкие, один светодиод потребляет до 60 мА при максимальной яркости. Для ленты со 100 диодами потребуется блок питания на 6 и более Ампер. Микроконтроллер Arduino и светодиодная лента могут быть подключены к разным источникам питания, но «земля» должна быть общая. Дело в том, что пин GND тоже участвует в управлении адресной лентой от платы Ардуино Уно.

Схема подключения адресной ленты 5 Вольт к Ардуино

Для работы с лентой используются три популярные библиотеки — FastLED, AdafruitNeoPixel и LightWS2812. Все библиотеки доступны для скачивания на нашем сайте здесь. Работать с библиотеками FastLED и Adafruit NeoPixel просто, отличаются они в функциональности и объеме занимаемой памяти. После сборки этой простой схемы и установки библиотек, загрузите скетч для адресной светодиодной ленты.

Читать еще:  Блок питания с регулировкой напряжения на дин рейку

Скетч. Тестирование адресной ленты WS2812

Пояснения к коду:

Если у вас лента на 12 Вольт, то ее нужно подключать по схеме, размещенной выше. Резистор на цифровом пине защищает его от выгорания (если питание к ленте будет отключено, то она начнет питаться от цифрового пина, при этом пин может выгореть. Также не стоит подключать питание ленты к плате Ардуино, иначе может выгореть защитный диод на Ардуино или USB порт на компьютере (в худшем случае).

Arduino. Динамическая индикация

Динамическая индикация — это метод отображения целостной картины путем последовательного отображения отдельных элементов этой картины.
Эта статья научит вас выводить на дисплее сегментного индикатора одновременно несколько цифр. Достигается это за счет «инерционности» человеческого зрения.

Подготовка к работе

В предыдущей статье мы разобрали пример работы с одним разрядом. В ней использовалась статическая индикация. Увеличить количество разрядов можно, если использовать еще один дисплей и еще семь выводов микроконтроллера, но гораздо выгоднее отображать разряды индикатора по очереди с высокой скоростью. Так, чтобы это стало не заметно для глаза.
Для этого на индикаторе должны быть объединены аноды разрядов и катоды сегментов.

Индикатор с динамической индикацией

Все примеры выполнены с использованием EduBoard и TutorShield. На нашем шилде именно такой индикатор. Для его использования установите перемычки, выделенные на рисунке:

Перемычки для включения индикатора

Перемычки для включения индикатора

Принципиальная схема подключения индикатора:

Принципиальная схема подключения индикатора

Первый пример

Для начала выведите два разных числа на индикаторе, используя следующий код:

Основной цикл этого примера линеен и прост. Сначала в первом разряде на одну секунду выводится цифра 3, затем во втором 4.
Если уменьшить интервал TAKT, то можно добиться того, чтобы за счет инерционности зрения казалось, что цифра 34 горит непрерывно. Какую длительность поставить? С одной стороны она должна быть как можно больше, чтобы осталось время на выполнение других задач, с другой стороны как можно меньше, чтобы глаз не видел мерцания.
Эмпирическим путем установлено, что обновления изображения с частотой 50 раз в секунду вполне достаточно для приемлемого восприятия. Это значит, что идентификатор TAKT должен иметь значение меньше 10мс. Попробуйте запустить программу с этим числом, а затем попробуйте увеличить его до 20мс и понаблюдайте за разницей.
Не забудьте после оставить значение TAKT 10.

Управление яркостью

При динамической индикации разряды горят не на протяжении всего времени и светятся лишь на половину (при двух разрядах). Это нужно учитывать при подборе токоограничивающих резисторов индикатора.
Также можно управлять яркостью. В предыдущем примере добавьте еще один идентификатор BRIGHT и замените основной цикл:

Переопределение идентификатора BRIGHT от 0 до 10 будет приводить к изменению яркости. На время BRIGHT индикатор будет включен, а на время TAKT-BRIGHT выключен. Надо понимать, что эта константа будет справедлива только для ситуаций, когда TAKT равен 10мс.

Упрощение использования

На данный момент программа в основном цикле занимается только тем, что выводит числа. Для дальнейшего ее упрощения нужно понимать для чего будет использоваться сегментный индикатор.
С применением индикатора можно сделать, например, вольтметр. В нем блок АЦП микроконтроллера периодически делает замер и сохраняет результат в память. Это результат можно из памяти вытащить и показать на индикаторе. То есть желательно иметь функцию, которая будет разделять двухразрядные числа две цифры. Назовем эту функцию DisplayMath():

В эту функцию будет передаваться число, которое нужно разобрать по разрядам. Результат обработки функция записывает в глобальные переменные dig1 и dig2.
Для начала происходит проверка входных данных. Если переданное значение больше 100, то функция не будет делать ничего и переменные dig1 и dig2 обнулятся. Если меньше 100, то запускается пересчет.
Далее локальная переменная data декрементируется с шагом 10 и подсчитывается количество итераций. Например, если функции передано значение 48 цикл while будет выполнен 4 раза и концу его выполнения переменные будут иметь состояние dig1=4, data=8. Далее остается только записать остаток data в переменную dig2.
В итоге после запуска этой функции в переменных dig1 и dig2 окажутся значения разрядов.
Сам вывод цифр на дисплей тоже лучше вынести в отдельную функцию. Назовем ее DisplayShow():

Окончательный код с использованием этих функций:

Обратите внимание насколько прост основной цикл loop(). В нем всего две строки. Если вы измените значение 34 на любое другое, то оно будет отображено на индикаторе.
Для демонстрации работы индикатора запустим счетчик с произвольной скоростью и будем выводить его состояние. Замените основной цикл и добавьте две переменных:

Вы увидите как на экране побегут цифры от 0 до 99.

Заключение

В результате выполнения работы вы написали еще две функции для работы с индикатором. В перспективе мы уберем ее в отдельный файл, который легко будет подключить и начать работать с сегментным индикатором.

Arduinokit

Arduino проекты. Уроки, программирование, управление и подключение ардуино.

Arduino и PWM. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ).

«. Этот символ означает, что это PWM-контакт. PWM (pulse-width modulation) звучит по-русски как ШИМ (широтно-импульсная модуляция). Принцип работы основан на изменении длительности импульса. Графически это можно изобразить так:

boolean lastButton = LOW;
boolean currentButton = LOW;
boolean enable = false;

void setup()
<
pinMode(buttonPin, INPUT);
for(int mode = 0; mode <= 5; mode++) pinMode(pins[mode], OUTPUT);
>

boolean debounce(boolean last)
<
boolean current = digitalRead(buttonPin);
if(last != current)
<
delay(5);
current = digitalRead(buttonPin);
>
return current;
>

void loop()
<
currentButton = debounce(lastButton);
if(lastButton == LOW && currentButton == HIGH)
<
enable = !enable;
>

if(enable == true)
<
for (int i=0; i<=5; i++)
<
for (int brightness = 0; brightness <= 255; brightness++)
<
analogWrite(pins[i], brightness);
delay(1);
>
delay(40);
>
for (int i=0; i<=5; i++)
<
for (int brightness = 255; brightness >= 0; brightness—)
<
analogWrite(pins[i], brightness);
delay(1);
>
delay(40);
>
>

if(enable == false)
<
for(int i = 0; i <= 5; i++) digitalWrite(pins[i], LOW);
>

Визуально скетч стал несколько сложнее. На самом деле здесь все просто и давайте в этом разберемся. Нам необходимо идентифицировать все подключенные светодиоды, но вместо привычного int led мы используем массив, каждый элемент которого является PWM-контактом на Arduino. В теле функции void setup() мы тоже поступили хитрым образом. «Перечислять» все контакты мы доверили циклу for(), с каждой итерацией которого производится конфигурация соответствующего контакта на OUTPUT. Переходим к функции void loop(). Функция debounce() и начальное условие if() остается без изменений. У нас по-прежнему идет проверка уровней двух переменных: предыдущее значение (изначально LOW) и текущее состояние кнопки. При выполнении этих условий значение переменной enable инвертируется. Учитывая это, мы добавили еще два простых условия if(). Если enable = true, то гирлянда включается, плавностью «перетекания» которой управляет цикл for(). Если же enable = false, то все светодиоды выключены. По окончанию условий переменная lastButton принимает текущее состояние кнопки.
Тестируя нашу программу, мы заметили, что все работает не должным образом. Помните, в прошлом уроке мы сделали поправку, что при большом значении временной задержки кнопка срабатывает по её истечению? В прошлом примере, при включенной гирлянде, суммарная задержка в теле функции void loop() составляла 85мс. Это давало нам возможность успеть «попасть» в определенной отрезок времени. В данном скетче, при том же условии, задержка отличается в несколько раз. Возможно, при желании выключить гирлянду напрашивается слово «прервать». Это и будет являться решением данной задачи!

Надеюсь, что эта статья была для Вас полезной. В следующем уроке мы рассмотрим прерывания в Arduino и добьемся должного результата.

Arduino uno регулировка яркости

Всем привет это второй урок об Arduino. В первом уроке мы говорили об азах программирования Arduino. Сегодня мы будем говорить о GPIO у Arduino и PWM сигналах. Мы будем использовать кнопки и управлять яркостью светодиода с помощью PWM сигнала. Также мы будем использовать функции в среде программирования Arduino.

Для начала давайте попробуем управлять светодиодом с помощью кнопки.

Нам понадобятся:

  1. Резистор номиналом около 100-400 ом. Для ограничения тока, который идет через светодиод, чтобы не сжечь его.
  2. Резистор номиналом около 10 ком. Для подтягивания логических уровней на входе Arduino. Если его не ставить то наша кнопка будет работать очень нестабильно, т.к. на входе Arduino вместо полезного сигнала будут помехи.
  3. СветодиодАЛ307 или любой который вам понравиться. Собственно его мы и будем зажигать.
  4. Тактовая кнопка IT-1102 или любая другая. Будет использоваться для управления светодиодом.

Теперь настало время собрать простую схему, можно это сделать используя отладочную плату BreadBoard или при помощи паяльника и проводов.

Схема подключения светодиода и кнопки к Arduino

Схема подключения светодиода и кнопки к Arduino

Светодиод подключен через токоограничительный резистор 200 ом к 10 выходу Arduino, номинал резистора можно поставить 200 ом — 500 ом, от этого будет меняться ток, идущий через светодиод и соответственно его яркость. Если вы подключите светодиод напрямую то это закончится плохо, через светодиод пойдет большой ток, в результате чего либо сам светодиод либо выход Arduino выйдет из строя. Необходимо также учесть что светодиод, это как никак диод, у него есть полярность!

Полярность светодиода

Если вы подключите светодиод неправильно, он не загорится, потому что ток через него не пойдет (он просто будет закрыт). Определить полярность светодиода легко, короткая нога светодиода это минус (т.е. ноль или GND), а длинная это +.

Кнопка подключена таким образом, что в момент нажатия она скоммутирует на вход №10 Arduino +5 вольт что соответствует логической единице цифрового входа Arduino. В момент когда кнопка не нажата наш резистор номиналом 10 ком, притянет вход Arduino к GND (т.е. к нулю) и на входе Arduino стабильно будет логический ноль. Если вы не будете использовать этот подтягивающий резистор, то вполне возможна ситуация, когда будут происходить ложные срабатывания, это связанно с тем что на входе Arduino будет отсутствовать подтягивающий резистор и соответственно напряжение не будет равно нулю, оно будет хаотично меняться, что влечет за собой появление ложной логической единицы на входе Arduino.

Читать еще:  Как регулировать яркость лампы накаливания

Итак, настало время написать программу для Arduino. Для начала давайте будем держать включенным светодиод до тех пор, пока нажата кнопка. Конечно решить такую задачу очень легко без микроконтроллера, но ведь нам нужно с чего-то начать. Открываем среду программирования Arduino (как программировать Arduino подробно изложено в уроке №1) и начинаем писать код:

/*
Урок 2. GPIO, Кнопки и PWM у Arduino
Мигаем светодиодом.
Будем держать включенным светодиод до тех пор, пока нажата кнопка.
Этот демонстрационный код был скачан с сайта www.trunagol.ru
*/

int switchPin = 10; // Для удобства задаем имя «switchPin» для 10 вывода
int ledPin = 13; // Для удобства задаем имя «ledPin» для 13 вывода

void setup() // Блок «Setup» запускается только 1 раз при запуске Arduino, он нужен для инициализации.
<
pinMode(switchPin, INPUT); // Конфигурируем 10 вывод Arduino на вход. Т.к. мы будем считывать состояние кнопки.
pinMode(ledPin, OUTPUT); // Конфигурируем 13 вывод Arduino на выход. С помощью него мы будем включать светодиод.
>

void loop() // Блок «loop» это цикл, т.е. код который работает раз за разом бесконечно
<
if (digitalRead(switchPin) == HIGH) // Если кнопка нажата, наша переменная switchPin будет иметь значение HIGH (логическую 1) и выполниться код на след. строке
<
digitalWrite(ledPin, HIGH); // Зажигаем светодиод, выставив логическую 1 (уровень HIGH) на выходе 13
>
else // Если кнопка не нажата выполниться код идущий ниже.
<
digitalWrite(ledPin, LOW); // Выключаем светодиод
>
>

Ну что работает?! 🙂

А теперь давайте усложним задачу, сделаем так, чтобы при нажатии кнопки светодиод загорался и горел до тех пор пока не нажмем еще раз и так по кругу.

Наш код для этих целей будет выглядеть так:

/*
Урок 2. GPIO, Кнопки и PWM у Arduino
Включаем/выключаем светодиод.
Будем включать светодиод после нажатия кнопки и выключать после второго нажатия.
Этот демонстрационный код был скачан с сайта www.trunagol.ru
*/

int switchPin = 10; // Для удобства задаем имя «switchPin» для 10 вывода
int ledPin = 13; // Для удобства задаем имя «ledPin» для 13 вывода
boolean lastButton = LOW; // В этой переменной мы будем хранить состояние кнопки во время предыдущей обработки нашего цикла, а также установим его в ноль.
boolean ledOn = false; // В этой переменной мы будем хранить состояние светодиода, чтобы мы могли переключать его
void setup() // Блок «Setup» запускается только 1 раз при запуске Arduino, он нужен для инициализации.
<
pinMode(switchPin, INPUT); // Конфигурируем 10 вывод Arduino на вход. Т.к. мы будем считывать состояние кнопки.
pinMode(ledPin, OUTPUT); // Конфигурируем 13 вывод Arduino на выход. С помощью него мы будем включать светодиод.
>

void loop() // Блок «loop» это цикл, т.е. код который работает раз за разом бесконечно
<
if (digitalRead(switchPin) == HIGH && lastButton == LOW) // Если кнопка нажата, и последнее состояние кнопки было «не нажата», тогда выполняем следующий код
<
ledOn = !ledOn; // Меняем значение ledOn на противоположное
lastButton = HIGH; // Меняем значение lastButton на логическую единицу
>
else
<
lastButton = digitalRead(switchPin); // Устанавливаем в переменную lastButton такое же значение как в переменной switchPin
>
digitalWrite(ledPin, ledOn); // Собственно эта строчка будет зажигать и гасить светодиод
>

Ну как работает?! Хмм… Странно.. Иногда у нас все срабатывает как ожидается, а иногда нет… Почему так могло произойти? Всё дело в эффекте «дребезга контактов»:

Дребезг контактов

Как вы видите на этой осциллограмме на самом деле наша кнопка срабатывает не идеально… И если мы с большой частотой опрашиваем кнопку, то в переходный момент мы можем считать как единицу так и ноль. Лучше было бы использовать аппаратные решения проблемы, но речь сейчас идет о нашем коде. Чтобы избежать этого дребезга нам придется доработать программу и просто ввести задержку по времени:

/*
Урок 2. GPIO, Кнопки и PWM у Arduino
Включаем/выключаем светодиод.
Будем включать светодиод после нажатия кнопки и выключать после второго нажатия и устраняем дребезг кнопок.
Этот демонстрационный код был скачан с сайта www.trunagol.ru

int switchPin = 10; // Для удобства задаем имя «switchPin» для 10 вывода
int ledPin = 13; // Для удобства задаем имя «ledPin» для 13 вывода
boolean lastButton = LOW; // В этой переменной мы будем хранить состояние кнопки во время предыдущей обработки нашего цикла, а также установим его в ноль.
boolean ledOn = false; // В этой переменной мы будем хранить состояние светодиода, чтобы мы могли переключать его
boolean currentButton = LOW; // Переменная для нашей функции debounce

void setup() // Блок «Setup» запускается только 1 раз при запуске Arduino, он нужен для инициализации.
<
pinMode(switchPin, INPUT); // Конфигурируем 10 вывод Arduino на вход. Т.к. мы будем считывать состояние кнопки.
pinMode(ledPin, OUTPUT); // Конфигурируем 13 вывод Arduino на выход. С помощью него мы будем включать светодиод.
>

boolean debounce(boolean last) //функция для устранения дребезга контактов кнопки, будет возвращать предыдущее её состояние
<
boolean current = digitalRead(switchPin); // Пишем в current текущее состояние кнопки
if (last != current) // Проверяем изменилось ли состояние кнопки
<
delay(5); // Если да, делаем задержку 5 миллисекунд, для того чтобы кнопка перестала «дребезжать»
current = digitalRead(switchPin); // Считываем значение кнопки после паузы, сейчас дребезг уже должен пройти
>
return current; // возвращаем стабильное значение кнопки
>

void loop() // Блок «loop» это цикл, т.е. код который работает раз за разом бесконечно

<
currentButton = debounce(lastButton); // передаем в currentButton результат работы функции debounce с переданным в него состоянием кнопки
if (lastButton == LOW && currentButton == HIGH) // Проверяем была ли нажата кнопка
<
ledOn = !ledOn; // Меняем значение ledOn на противоположное
>
lastButton = currentButton; // Устанавливаем в переменную lastButton такое же значение как в переменной currentButton
digitalWrite(ledPin, ledOn); // Собственно эта строчка будет зажигать и гасить светодиод
>

Я думаю теперь у всех все заработало так, как и задумывалось 😉

Теперь настало время изменить нашу программу таким образом, чтобы после каждого нажатия кнопки менялась яркость светодиода, для этого мы будем использовать ШИМ сигнал или как его еще называют PWM. Если вы хотите узнать подробнее про ШИМ, можете почитать об этом в ВИКИ. А для нас на текущий момент достаточно знать лишь то, что меняя логические значения 0 и 1 в определенной последовательности можно заставить светодиод светиться по разному, но сути он просто будет по разному мигать, но так как частота миганий высокая, глазу будет казаться что он просто меняет яркость.

Но к сожалению не все выходы Arduino поддерживают PWM, поддержка PWM обозначена значком

рядом с номером контакта на шелкографии Arduino. Одним из таких контактов является контакт №11, а текущий наш контакт №13 не поддерживает PWM, следовательно нам нужно изменить схему подключения следующим образом:

Схема подключения светодиода и кнопки к Arduino c PWM

Схема подключения светодиода и кнопки к Arduino c PWM

А также внести изменения в программный код, а именно нужно изменить номер контакта и добавить использование ШИМ:

/*
Урок 2. GPIO, Кнопки и PWM у Arduino
Меняем яркость светодиода.
Будем менять яркость свечения светодиода после каждого нажатия кнопки.
Этот демонстрационный код был скачан с сайта www.trunagol.ru
*/

int switchPin = 10; // Для удобства задаем имя «switchPin» для 10 вывода
int ledPin = 11; // Для удобства задаем имя «ledPin» для 11 вывода
boolean lastButton = LOW; // В этой переменной мы будем хранить состояние кнопки во время предыдущей обработки нашего цикла, а также установим его в ноль.
int ledLevel = 0; // В этой переменной мы будем хранить яркость свечения светодиода, яркость может иметь значение от 0 до 255, в момент инициализации установим его в 0, чтобы светодиод не светился
boolean currentButton = LOW; // Переменная для нашей функции debounce

void setup() // Блок «Setup» запускается только 1 раз при запуске Arduino, он нужен для инициализации.
<
pinMode(switchPin, INPUT); // Конфигурируем 10 вывод Arduino на вход. Т.к. мы будем считывать состояние кнопки.
pinMode(ledPin, OUTPUT); // Конфигурируем 13 вывод Arduino на выход. С помощью него мы будем включать светодиод.
>

boolean debounce(boolean last) //функция для устранения дребезга контактов кнопки, будет возвращать предыдущее её состояние
<
boolean current = digitalRead(switchPin); // Пишем в current текущее состояние кнопки
if (last != current) // Проверяем изменилось ли состояние кнопки
<
delay(5); // Если да, делаем задержку 5 миллисекунд, для того чтобы кнопка перестала «дребезжать»
current = digitalRead(switchPin); // Считываем значение кнопки после паузы, сейчас дребезг уже должен пройти
>
return current; // возвращаем стабильное значение кнопки
>

void loop() // Блок «loop» это цикл, т.е. код который работает раз за разом бесконечно
<
currentButton = debounce(lastButton); // передаем в currentButton результат работы функции debounce с переданным в него состоянием кнопки
if (lastButton == LOW && currentButton == HIGH) // Проверяем была ли нажата кнопка
<
ledLevel = ledLevel + 51; // Меняем значение яркости на 51
>
lastButton = currentButton; // Устанавливаем в переменную lastButton такое же значение как в переменной currentButton

if (ledLevel > 255) ledLevel = 0; // Ограничиваем макс. значение в 255
analogWrite(ledPin, ledLevel); // Собственно эта строчка будет зажигать светодиод с нужной яркостью
>

Надеюсь у вас все заработало. Это конец урока.

Вы можете задать вопросы и спросить совета в комментариях.

Код программ из урока для загрузки доступен здесь: Примеры из второго урока

Рубрика Электроника

Какие бывают дисплеи для Ардуино и как их подключить

Микроконтроллеры позволяют сделать любые системы автоматизации и мониторинга. Но для взаимодействия техники и человека нужны как устройства ввода – различные кнопки, рычаги, потенциометры, так и устройства вывода – световые индикаторы (лампочки), различные звуковые сигнализаторы (пищалки) и наконец дисплеи. В этой статье мы рассмотрим символьные дисплеи для Arduino, как их подключить и заставить работать.

Какие бывают дисплеи для Ардуино и как их подключить

Содержание статьи

Виды дисплеев

Дисплеи можно разделить на:

Сегментные (такие, как на цифровых часах);

Сегментные используются для индикации простых величин, например: температура, время, количество оборотов. Такие используются в калькуляторах и на бюджетной бытовой технике и по сей день. Информация выводится путем засвечивания определенных символов.

Они могут быть как жидкокристаллическими, так и светодиодными. Алфавитно-цифровые дисплеи можно встретить на старой бытовой технике, игрушках, промышленной технике и прочем. Их еще называют знакосинтезирующими, текстовыми, символьными. Состоят из набора крупных пикселей. Могут быть выполнены по LCD, TFT и OLED-технологии.

К графическим дисплеям можно отнести даже монитор или экран смартфона, особых пояснений я думаю не требуется. В статье речь пойдет конкретно о совместной работе знакосинтезирующих или символьных дисплеях и Ардуино.

Знакосинтезирующие дисплеи

Дисплеи этого вида могут одновременно отображать определенное количество символов, ограниченное геометрическими размерами. Маркируются они по такому образцу:

Где первые две цифры – количество символов в строке, а вторая пара – количество строк. Таким образом дисплей с названием 1602 может отображать одновременно 2 строки по 16 символов.

По типу ввода данных различают дисплеи:

С параллельным вводом данных;

С вводом данных по протоколу I2C.

Параллельный ввод данных предполагает передачу 8 или 4-битных слов по 10 или 6 выводам соответственно (рис. ниже – схема подключения для управления 4 битами). Кроме данных на дисплей подаётся питание. Учитывайте это при проектировании, в противном случае вам может не хватить пинов платы Ардуино.

Схема подключения дисплея к Ардуино

Передача данных на дисплей с помощью I2С займет 4 пина вашей Arduino, 2 из которых питание, а 2 – данные. Но подробнее рассмотрим этот вопрос немного ниже.

Среди отечественных производителей можно выделить фирму МЭЛТ. Среди продукции, которой есть целый ряд различных дисплеев. Например, ниже изображен дисплей с маркировкой 20S4, по аналогии с предыдущей рассмотренной, это говорит нам о том, что он отображает 4 строки по 20 знаков.

Дисплей 20S4

Он построен на контроллере КБ1013ВГ6, от ОАО «АНГСТРЕМ», который аналогичен HD44780 фирмы HITACHI и KS0066 фирмы SAMSUNG. На которых построены подавляющее большинство китайских дисплеев. Кстати он, как и дисплеи на перечисленных чипах поддерживает стандартную библиотеку параллельного управления Arduino IDE, но о ней позже.

Разные виды дисплеев для использования Ардуино

Знакосинтезирующие дисплеи бывают с подсветкой и без неё, также могут отличаться цветом изображаемых символов. Яркость подсветки и контрастность изображения обычно регулируется. Ниже приведет пример схемы из даташита, на упомянутый выше МЭЛТ.

Пример схемы из даташита МЭЛТ

Переменный резистор R и служит для регулировки яркости.

Подключение

Подключение будем рассматривать на дисплее типа 1602. В первую очередь обратите внимание на подписи выводов. Встречается два варианта, нумерации. На двух рисунках ниже всё нормально – от 1 до 16 вывода.

Выводы дисплея типа 1602

Выводы дисплея типа 1602

Отметим, что под VSS понимается земля. В остальном назначения выводов идентичны. Но часто можно встретить и нестандартную нумерацию:

Нестандартная нумерация выводов дисплея

Что вы видите? Контакты подписаны только 1, 14 и 15. Причем в неправильной последовательности. В остальном – 15 и 16 контакт всё также остались анодом и катодом подсветки, а 1 и 2 – общий контакт и плюс питания. Будьте бдительны и обращайте внимание при подключении на этот факт!

2 – (Vcc) «+» питания. Чаще всего это 5 вольт.

3 – регулировка контрастности символов. Осуществляется через потенциометр, установленный между «+» питания и этим контактом. Чем выше напряжение – тем меньше яркость и энергопотребление.

4 – (RS) Адресный сигнал. По наличию сигнала от ардуино на этом входе контроллер дисплея понимает, на линии данных сигнал команды (перемещение курсора, например) или кода символа для отображения.

5 – (E) разрешения доступа к данным. Когда здесь логическая «1» — дисплей выполняет команду или выводит символ.

6-14 – через эти пины обеспечивается параллельный ввод данных.

15 – (BLA) анод подсветки. Чтобы она зажглась на всю яркость – сюда подают +5В.

16 – (BLC) катод подсветки. Подключают к земле.

Один из примеров подключения к Ардуино в 4 битовом режиме мы рассмотрели выше. Теперь взгляните на схему подключения в 8 битовом режиме управления. Кстати вы могли заметить переменный резистор. Он и нужен для регулировки яркости подсветки, как было сказано ранее.

Схема подключения дисплея к Ардуино в 8 битовом режиме управления

Таким образом у вас оказываются занятыми половина входов платы Arduino UNO. Конечно если вы будете использовать MEGA – это будет не столь существенной проблемой, но всё же это не рационально, особенно если вы собираетесь подключать группу датчиков и клавиш управления.

Чтобы высвободить входы используйте конвертер I2C для LCD экрана (именно так он называется, и вы сможете найти его в магазинах под таким названием).

Конвертер I2C для LCD экрана

Если будете покупать этот модуль отдельно от дисплея не забудьте о расположении и нумерации выводов, которую мы рассмотрели ранее.

Гребёнка, изображенная снизу просто припаивается к дисплею, а четыре контакта на торце платы – подключаются к пинам Arduino, также есть третья группа из двух контактов (на фото сзади) – это включение подсветки, модели поставляются с установленной перемычкой.

Схема такого модуля выглядит следующим образом:

Схема модуля

А вот так он выглядит припаянным непосредственно к контактам дисплея. Большинство моделей продаются уже распаянными.

Подключение модуля к контактам дисплея

Однако для его использования вам нужно будет найти в сети библиотеку LiquidCrystal_I2C её нет в стандартном наборе актуального на момент написания статьи Arduino IDE.

Напомним цоколевку плат Arduino UNO, по нумерации контактов она в принципе совпадает и с Nano и некоторыми другими (для увеличения нажмите на рисунок).

Цоколевку платы Arduino UNO

Для работы по I2C нужно сформировать 2 информационных сигнала – SDA и SCL, обратите внимание в нижний правый угол рисунка. Эти выводы в ардуино совмещены с A4 и A5 аналоговыми входами.

Переназначить их вы на другие выводы не можете.

Тогда монтажная схема подключения будет иметь вид:

Схема подключения экрана к Ардуино через конвертер

Согласитесь, проводов намного меньше! От ардуино к дисплею идут всего 4 провода. А сигнальных пина использовано всего два!

Но просто подключить у вас ничего не получится вы должны знать адрес устройства, для этого есть еще одна группа контактов, где адрес задаётся с помощью перемычек. Это указывается в инициализирующей команде соответствующей библиотеки, об этом далее.

Конвертер I2C для LCD экрана

Научитесь разрабатывать устройства на базе микроконтроллеров и станьте инженером умных устройств с нуля: Инженер умных устройств

Программа

Естественно нам нужен какой-то скетч, который может показывать изображение на символьном дисплее. Если вы хотите «напрямую» работать с дисплеем – придется изучить даташиты и таблицы символов на каждое конкретное изделие. Но Ардуино была создана для простого и быстрого прототипирования электронных устройств. Поэтому мы пойдем другим путём и воспользуемся благами цивилизации. Мы уже упомянули, что в стандартном наборе библиотек в Arduino IDE есть готовое решение для работы с LCD-дисплеями. Найти его можно здесь:

Подключение библиотеки

Кстати после нажатия строка с объявлением о подключении библиотеки появляется автоматически.

Строка с объявлением о подключении библиотеки

Также в Arduino IDE есть несколько примеров для работы с дисплеем. Они отражают базовые операции и функции.

Примеры для работы с дисплеем

Рассмотрим простейший «Хэлоу ворд». Пример полностью совпадает с тем, что есть в стандартном наборе IDE, я лишь перевёл текст комментариев на русский язык. Обратите внимание – это пример работы в 4-битном режиме.

Простая программа

Работа с I2C практически аналогична:

Программа для работы с I2C

Обратите внимание, что в этом примере кода первой командой указан несколько размер дисплея, количество строк и символов, но и его I2C адрес. А именно – 0x27, что соответствует отсутствующим перемычкам. Вообще это нужно для того, чтобы подключить на два сигнальных провода несколько дисплеев (8 штук).

Официальную документацию к библиотеке liquidcrystal с примерами и пояснениями вы сможете найти на официальном сайте Arduino:

Полезные ссылки

Подборка видеоуроков по теме

Чтобы вам не было сложно освоить навык работы с дисплеем мы сделали подборку видеоуроков по этой теме.

Заключение

Оказывается, подружить плату Arduino и дисплей совсем не сложно. Вам доступна возможность как параллельной передачи данных, так и последовательной с помощью шины I2C, что выбрать – решать вам, как по удобству, так и по требованиям к быстродействию системы в целом. Пишите в комментариях какие вопросы нужно рассмотреть подробнее и что конкретно вы бы хотели видеть по теме микроконтроллеров!

Еще больше информации про Ардуино и особенности его использования в различных схемах смотрите в электронной книге — Ардуино для чайников. Иллюстрированное практическое руководство.

Совсем недавно вышел новый курс Максима Селиванова «Программирование дисплеев Nextion». Это «arduino» в мире дисплеев с сенсорным экраном. Но, информации по нему очень мало.

Дисплей Nextion

Что такое дисплеи Nextion? Если кратко, то эти дисплеи представляют собой программируемые дисплеи с тачскрином и UART для создания самых разных интерфейсов на экране. Для программирования используется очень удобная и простая среда разработки, которая позволяет создавать даже очень сложные интерфейсы для различной электроники буквально за пару вечеров! А все команды передаются через интерфейс UART на микроконтроллер или компьютер.

Здесь есть все что бы начать работать с дисплеями Nextion на новом уровне: Программирование дисплеев NEXTION

Максим Селиванов — автор видеокурсов «Программирование микроконтроллеров для начинающих», «Программирование микроконтроллеров на языке С», «Создание устройств на микроконтроллерах». Подробее о нем и его видеокурсах смотрите здесь — Обучение программированию и созданию устройств на микроконтроллерах

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Обучение Интернет вещей и современные встраиваемые системы

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector