Kurs Arduino cz6, arduino, arduino i inne
[ Pobierz całość w formacie PDF ]Kurs programowania Arduino
KURS
Kurs programowania
Arduino (6)
Obsługa wyświetlacza LCD,
cyfrowych linii I/O i przetwornika A/C
W tej części kursu zostaną
opisane praktyczne przykłady
użycia oprogramowania
Arduino. Zaznajomienie się
z nimi ułatwi tworzenie
programu a dodatkowo, gotowe
przykłady można po niewielkich
modyikacjach zastosować
we własnych projektach.
Przykłady zostały przygotowane
dla zestawu Arduino UNO
oraz współpracujących z nim
modułów AVTDuino LCD
i AVTDuino LED.
Obsługa interfejsu RS232
Arduino UNO nie ma wyświetlacza. Naj-
prościej do komunikacji z użytkownikiem
użyć interfejsu komunikacyjnego RS232
i programu terminala, w który wyposażo-
no Arduino IDE. Komunikacja za pomocą
interfejsu szeregowego przebiega z zastoso-
waniem konwertera USB-RS232 i linii TXD/
RXD mikrokontrolera. Do komunikacji za po-
średnictwem sprzętowego interfejsu RS232
są dostępne następujące funkcje:
•
begin()
– ustalenie prędkość transmisji,
•
end()
– wyłączenie transmisji szeregowej,
•
available()
– pobranie liczby otrzyma-
nych bajtów,
•
read()
– odbiór ramki danych,
•
peek()
– odczyt kolejnego znaku z bufora,
•
lush()
– opróżnienie bufora odbiornika,
•
print()
– wysłanie znaku,
•
println()
– wysyłanie ciągu znaków z ko-
dami końca i nowej linii,
•
write()
– wysłanie bajtu.
Zazwyczaj często używa się funkcji
print()
lub
println()
umożliwiających prze-
słanie ciągu znaków. Kilka przykładów za-
mieszczono niżej:
Serial.print(78, BYTE) da “N”
Serial.print(78, BIN) da
“1001110”
Serial.print(78, OCT) da “116”
Serial.print(78, DEC) da “78”
Serial.print(78, HEX) da “4E”
Serial.println(1.23456, 0) da “1”
Serial.println(1.23456, 2) da
“1.23”
Opcjonalny drugi parametr tej funkcji
wskazuje na typ danych. Na
listingu
1
po-
kazano przykładowy program obsługujący
komunikację za pomocą interfejsu szerego-
wego. Program wysyła tablice znaków ASCII.
Ma również możliwość odebrania kodu zna-
ku którego następnie odsyła w formie dzie-
siętnej i szesnastkowej.
W pierwszej kolejności w programie za
pomocą funkcji
Serial.begin(9600)
koni-
gurowana jest prędkość transmisji na 9600
bodów. Funkcja
Serial.println
drukuje nagłó-
wek tablicy ASCII. Następnie zmienna
bajt
o początkowej wartości 33 wskazuje począ-
tek kodów ASCII. Następnie w programie
wykonywane są instrukcje w pętli
while-
(bajt<127)
, która jest wykonywana aż war-
tość bajt jest mniejsza od 127. W pętli wyko-
nywane są instrukcje drukujące kody tablicy
ASCII w formacie tekstowej, dziesiętnej oraz
Dodatkowe materiały na CD/FTP:
ftp://ep.com.pl
, user:
15352
, pass:
760hp6s5
• poprzednie części kursu
szesnastkowej. Po każdym wykonaniu in-
strukcji wysyłających dane wykonywana jest
instrukcja
bajt++
zwiększająca o 1 wartość
zmiennej
bajt
. Po wysłaniu tablicy wyko-
nywane są instrukcje w nieskończonej pętli
while(1)
. W warunku
if (Serial.available() >
0)
za pomocą funkcji
available()
sprawdzane
jest czy został otrzymany jakikolwiek znak.
Wtedy funkcja zwraca wartość większą od
0. Jeśli tak jest wykonywana jest instrukcja
bajt = Serial.read()
odbierająca otrzymaną
wartość i zapisuje ja do zmiennej
bajt
. W ko-
lejnych instrukcjach wysyłana jest otrzyma-
na wartość w
bajt
w formie dziesiętnej oraz
szesnastkowej. Na
rysunku
1
pokazano dzia-
łanie programu obsługującego komunikację
szeregową z użyciem interfejsu RS232.
Obsługa wyświetlacza LCD
Każdy system musi wskazywać użytkow-
nikowi swoje działanie i rezultaty obliczeń.
99
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2011
KURS
Listing 1. Przykładowy program obsługujący komunikację za pomocą interfejsu
szeregowego
void setup() //procedura konigurująca
{
Serial.begin(9600); //konigurowanie prędkości transmisji
Serial.println(“Tablica kodow ASCII”); //wysłanie tekstu
}
int bajt = 33; //zmienna kodów ASCII z wartością początkową tablicy 33
void loop() //procedura programu głównego
{
while(bajt<127) //pętla wykonywana aż bajt mniejszy od 127
{
Serial.print(bajt, BYTE); //wysłanie znaku z wartością BYTE
Serial.print(“, dec: “); //wysłanie opisu wartości DEC
Serial.print(bajt); //wysłanie znaku
Serial.print(“, hex: 0x”); //wysłanie opisu HEX
Serial.println(bajt, HEX); //wysłanie wartości w formie HEX
bajt++; //zwiększenie o 1 wartości zmiennej bajt
}
while(1) //początek nieskończonej pętli
{
if (Serial.available() > 0) { //jeśli odebrano bajt danych z interfejsu
RS232 to
bajt = Serial.read(); //odczyt odebranego znaku do zmiennej bajt
Serial.print(“dec: “); //wysłanie opisu
Serial.print(bajt); //wysłanie odebranego znaku
Serial.print(“, hex: 0x”); //wysłanie opisu HEX
Serial.println(bajt, HEX); //wysłanie odebranego znaku w formie HEX
}
}
}
Listing 2. Przykładowy program obsługujący wyświetlacz LCD
#include <LiquidCrystal.h> //biblioteka obsługi LCD
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7); //konigurowanie linii do których
dołączono LCD
int wart_temp=24; //przykładowa zmienna z zapisaną wartością temperatury
byte st[8] = { //tablica znaku stopnia dla wyświetlacza LCD
B00100,
B01010,
B00100,
B00000,
B00000,
B00000,
B00000,
};
void setup() { //funkcja inicjalizacji
lcd.begin(16, 2); //koniguracja rozdzielczości wyświetlacza LCD
lcd.createChar(0, st); //funkcja utworzenia własnego znaku z tablicy st
o kodzie 0
}
void loop() { //pętla główna programu
lcd.clear(); //czyszczenie LCD
lcd.setCursor(2, 0); //ustawienie kursora w 2 kolumnie pierwszego wiersza
lcd.print(“Arduino w EP”); //wyświetlenie napisu
lcd.setCursor(0, 1); // 1 kolumna, 2 wiersz
lcd.print(“Temp: “); //wyświetlenie na LCD napisu Temp:
lcd.print(wart_temp); //wyświetlenie zmiennej wart_temp
lcd.write(0); //wyświetlenie znaku stopnia
lcd.print(“C”); //wyświetlenie znaku C
lcd.setCursor(12, 1); //12 kolumna, 2wiersz
lcd.cursor(); //włączenie kursora
lcd.blink(); //włączenie migającego kursora
while(1); //pętla nieskończona
} //koniec pętli głównej
Rysunek 1. Ekran programu terminala
z danymi przesłanymi za pomocą RS232
Bardzo często do tego celu są wykorzystywa-
ne wyświetlacze. Dlatego też zostanie poka-
zana obsługa wyświetlacza LCD w Arduino
z wykorzystaniem modułu AVTDuino LCD.
Moduł ten wyposażono w wyświetlacz, kilka
przycisków oraz diody LED.
Do obsługi wyświetlaczy z kontrolerem
HD44780 w Arduino IDE jest przeznaczona
biblioteka
LiquidCrystal (LCD)
która działa
ze sterowaniem LCD 4-bitowym lub 8-bito-
wym. Ma ona następujące funkcje:
•
LiquidCrystal()
– deiniuje piny do któ-
rych został dołączony LCD,
•
begin()
– deiniuje rozdzielczość zastoso-
wanego LCD,
•
clear()
– czyści ekran LCD,
•
home()
– ustawia kursor na początku
ekranu LCD,
•
setCursor()
– ustawia kursor w zadanym
miejscu LCD,
•
write()
– zapisuje znak do LCD,
•
print()
– zapisuje znak lub znaki do LCD,
•
cursor()
– włącza kursor,
•
noCursor()
– wyłącza kursor,
•
blink()
– włącza migający kursor,
•
noBlink()
– wyłącza migający kursor,
•
display()
– włącza ekran LCD,
•
noDisplay()
– wyłącza ekran LCD,
•
scrollDisplayLeft()
– przesuwa zawartość
LCD w lewo,
•
scrollDisplayRight()
– przesuwa zawar-
tość LCD w prawo,
•
autoscroll()
– automatyczne przesuwanie
zawartości na LCD,
•
noAutoscroll()
– wyłączenie automatycz-
nego przesuwania zawartości na LCD,
•
leftToRight()
– ustawia kierunek zapisu
tekstu od prawej do lewej,
•
rightToLeft()
– ustawia kierunek zapisu
tekstu od lewej do prawej,
100
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2011
Kurs programowania Arduino
•
createChar()
– umożliwia deinicje wła-
snego znaku.
Przykładowy program obsługujący wy-
świetlacz LCD pokazany został na
listingu
2
.
Wyświetla on na wyświetlaczu kilka przy-
kładowych komunikatów wraz z przykła-
dem wyświetlenia własnego zdeiniowanego
znaku.
W pierwszej kolejności w programie
wykonywana jest instrukcja
#include <Li-
quidCrystal.h>
dołączająca do programu
bibliotekę obsługującą LCD. Za pomocą
funkcji
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7)
są
konigurowane linie, do których dołączono
wyświetlacz. Zmienna
wart_temp
o warto-
ści domyślnej „24” zawiera liczbę, która bę-
dzie interpretowana jako temperatura 24°C.
W tablicy
byte st[8]
zdeiniowano znak stop-
nia. Tablica ta odzwierciedla wygląd znaku,
gdzie bit ustawiony oznacza piksel włączo-
ny, a wyzerowany – wyłączony. W funkcji
koniguracyjnej jest wywoływana procedura
lcd.begin(16, 2)
określająca typ wyświetla-
cza. Wyświetlacz został skonigurowany jako
2 wiersze po 16 znaków. Funkcja
lcd.create-
Char(0, st)
przesyła do wyświetlacza deini-
cję znaku zapisanego w tablicy
st
o kodzie 0
(znak stopnia).
Umieszczona na początku programu
głównego instrukcja
lcd.clear()
czyści ekran
LCD. Następnie, funkcja
lcd.setCursor(2, 0)
ustawia jest kursor w pierwszej linii i trze-
ciej kolumnie. Dalej, za pomocą funkcji
lcd.
print()
jest wyświetlany jest w pierwszej linii
LCD przykładowy tekst. Następnie kursor
zostaje ustawiony w drugiej linii LCD i jest
wyświetlany komunikat
Temp:
oraz wartość
zmiennej
wart_temp
. Funkcja
lcd.write(0)
wy-
świetla wcześniej zdeiniowany znak stopnia
o kodzie
0
. Na końcu programu zostaje wy-
świetlony kursor, a za pomocą komendy
lcd.
blink()
jest włączane jego migotanie.
Listing 3. Przykładowy program do obsługi linii I/O
const int Led1 = 13; //deiniowanie aliasów
const int Led2 = 12;
const int Led3 = 11;
const int Led4 = 10;
const int SW1 = 3;
const int SW2 = 2;
const int SW3 = 1;
const int SW4 = 0;
const int Buzzer = A5;
void setup() { //funkcja inicjalizacji
pinMode(Led1, OUTPUT); //Koniguracja linii do których są dołączone diody
jako wyjścia
pinMode(Led2, OUTPUT);
pinMode(Led3, OUTPUT);
pinMode(Led4, OUTPUT);
pinMode(Buzzer, OUTPUT); //linia I/O sterująca brzęczyk
pinMode(SW1, INPUT); //linie wejściowe przycisków
pinMode(SW2, INPUT);
pinMode(SW3, INPUT);
pinMode(SW4, INPUT);
digitalWrite(SW1, HIGH); //dołączenie rezystorów podciągających
digitalWrite(SW2, HIGH);
digitalWrite(SW3, HIGH);
digitalWrite(SW4, HIGH);
digitalWrite(Led1, HIGH); // wyłączenie diód LED
digitalWrite(Led2, HIGH);
digitalWrite(Led3, HIGH);
digitalWrite(Led4, HIGH);
digitalWrite(Buzzer, HIGH); // wyłączenie brzęczyka
}
void loop() { //pętla główna
if (digitalRead(SW1) == LOW) { //Sprawdzenie czy naciśnięty S1
digitalWrite(Led1, LOW); //zaświecenie LED1
while(digitalRead(SW1) == LOW); //oczekiwanie na zwolnienie S1
}
else { //w przeciwnym razie
digitalWrite(Led1, HIGH); //wyłączenie diody LED1
}
if (digitalRead(SW2) == LOW) { //Sprawdzenie czy naciśniety S2
while(digitalRead(SW2) == LOW) //jeśli wciśnięty
{
digitalWrite(Led2, LOW); //włączenie LED2
delay(200); //opóźnienie 200 ms
digitalWrite(Led2, HIGH); //wyłączenie LED2
REKLAMA
Obsługa cyfrowych linii I/O
Obsługa linii cyfrowych mikrokontrolera
w głównej mierze polega na koniguracji ich
czy mają pracować jako wyjścia lub wejścia
z rezystorem podciągającym. Do koniguracji
kierunku pracy linii cyfrowej służy komenda
pinMode()
, do zapisu stanu linii
digitalW-
rite()
a odczytu
digitalRead()
. Na
listingu
3
pokazano przykład programu który obsługu-
je wyjścia do których dołączono diody LED,
generator PIEZO oraz 4 przyciski które są
dostępne w module AVTDuino LCD. Przy-
cisk S1 powoduje zapalenie LED1, przycisk
S2 miganie LED2. Po naciśnięciu przycisku
S3 generowany jest kod Morse’A SOS a na-
ciśnięcie S4 generuje efekt świetlny biegną-
cego światła.
Za pomocą komendy
const
przypisano
nazwy wyprowadzeniom I/O, do których do-
łączono diody, przyciski oraz brzęczyk. Linie,
do których dołączono diody oraz brzęczyk są
skonigurowane jako wyjściowe, a linie do
50-506 Wrocław, ul. Piękna 58a, www.wago.com
101
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2011
KURS
których dołączono przyciski – wejściowe.
Dodatkowo, do linii wejściowych za pomocą
komend
digitalWrite()
dołączono rezystory
podciągające. Przyciśnięcie przycisku spowo-
duje wyzerowanie poziomu na wejściu.
W pętli główniej programu, instrukcja
warunkowa
if (digitalRead(SW1) == LOW)
sprawdza czy naciśnięto przycisk S1. Jeśli
tak, to przez wyzerowanie odpowiedniej li-
nii zostaje zaświecona dioda LED1. W pętli
while(digitalRead(SW1) == LOW)
program
czeka na zwolnienie przycisku S1. Po jego
zwolnieniu, dioda LED1 zostaje zgaszona
(instrukcje w klauzuli
else
). W kolejnym
warunku jest rozpatrywany stan przycisku
S2. Po jego wciśnięciu dioda LED2 migo-
cze, za co odpowiada pętla
while(digital-
Read(SW2) == LOW)
. Po wciśnięciu przy-
cisku S3 jest generowany sygnał świetlny
oraz dźwiękowy SOS. Instrukcje w pierw-
szej pętli
for
generują trzy kropki, w kolej-
nej trzy kreski, a w ostatniej ponownie trzy
kropki. Generowanie sygnału SOS powtarza
się co 2 sekundy (instrukcja
delay(2000)
).
Po przyciśnięciu przycisku S4, za pomocą
diod LED1…LED4, jest wyświetlany pewien
efekt świetlny.
Listing 3. c.d.
delay(200); //opoznienie 200 ms
}
}
else { //w przeciwnym razie
digitalWrite(Led2, HIGH); //wyłączenie diody LED2
}
if (digitalRead(SW3) == LOW) { //sprawdzenie czy naciśniety S3
while(digitalRead(SW3) == LOW) //jeśli wciśnięty
{
for (int i=0; i<3; i++) { //pętla generująca trzy kropki
digitalWrite(Led3, LOW); //włączenie LED3
digitalWrite(Buzzer, LOW); //włączenie brzęczyka
delay(150); // opoznienie 150 ms
digitalWrite(Led3, HIGH); // wyłączenie LED3
digitalWrite(Buzzer, HIGH); //wyłączenie brzęczyka
delay(100); // opóźnienie 100 ms
}
for (int i=0; i<3; i++) { //pętla generująca trzy kreski
digitalWrite(Led3, LOW); //włączenie LED3
digitalWrite(Buzzer, LOW); //włączenie brzęczyka
delay(400); //opóźnienie 400 ms
digitalWrite(Led3, HIGH); //wyłączenie LED3
digitalWrite(Buzzer, HIGH); //wyłączenie brzęczyka
delay(100); // opóźnienie 100 ms
}
for (int i=0; i<3; i++) { //pętla generująca trzy kropki
digitalWrite(Led3, LOW); //włączenie LED3
digitalWrite(Buzzer, LOW); //włączenie brzęczyka
delay(150); // opoznienie 150 ms
digitalWrite(Led3, HIGH); //wyłączenie LED3
digitalWrite(Buzzer, HIGH); //wyłączenie brzęczyka
delay(100); //opóźnienie 100 ms
}
delay(2000); //opóźnienie 2 sekundy
}
}
else { //w przeciwnym razie
digitalWrite(Led3, HIGH); //wyłączenie diody LED3
digitalWrite(Buzzer, HIGH); //wyłączenie brzęczyka
}
if (digitalRead(SW4) == LOW) { //sprawdzenie czy wciśniety S4
while(digitalRead(SW4) == LOW) //jeśli przyciśnięty
{
digitalWrite(Led1, LOW); //włączenie LED1
delay(100); //opóźnienie 100 ms
digitalWrite(Led2, LOW); //włączenie Led2
delay(100);
digitalWrite(Led3, LOW); //włączenie LED3
delay(100);
digitalWrite(Led4, LOW); //włączenie LED4
delay(100);
digitalWrite(Led1, HIGH); //wyłączenie LED1
delay(100);
digitalWrite(Led2, HIGH); //wyłączenie Led2
delay(100);
digitalWrite(Led3, HIGH); //wyłączenie LED3
delay(100);
digitalWrite(Led4, HIGH); //wyłączenie LED4
delay(100);
}
}
delay(300);
} //koniec pętli głównej programu
Obsługa linii analogowych
Mikrokontroler zestawu Arduino UNO
ma wejścia analogowe oznaczone A0… A5.
Wartości napięć doprowadzone do nich
mogą być zmierzone przez przetwornik A/C.
Na listingu 4 zamieszczono program mierzą-
cy i wyświetlający napięcie z potencjometru
znajdującego się w module AVTDuino LCD
i dołączonego do linii A0.
W pierwszej kolejności tworzone są
zmienne, w których będzie zapamiętana
wartość zmierzona i odczytana z przetwor-
nika A/C oraz napięcie obliczone na jej
podstawie. Z wykorzystaniem funkcji
ana-
logReference(DEFAULT)
konigurowane jest
napięcie odniesienia dla przetwornika A/C.
Wybrano wartość domyślną, to jest 5 V – na-
pięcie zasilające. Tym samym zakres mie-
rzonych napięć zostaje ustalony na 0…5 V.
Komenda
analogRead(A0)
uruchamia po-
miar napięcia na linii A0 i odczyt zmierzo-
nej wartości z przetwornika A/C. Wartość ta
jest zapamiętywana w zmiennej
wart_pot
.
Na jej podstawie wylicza się wartość zmie-
rzonego napięcia za pomocą wyrażenia
wart_nap=(5.0*wart_pot)/1024.0,
w którym
wartość „5” to napięcie odniesienia dla A/C,
natomiast „1024” to rozdzielczość przetwor-
nika. Obliczona wartość napięcia jest zapa-
miętywana w zmiennej
wart_nap
. W ko-
lejnych instrukcjach, wartości odczytana
i obliczona są wyświetlane w drugiej linii
wyświetlacza LCD. Każda zmiana położenia
osi potencjometru będzie powodować zmia-
nę napięcia mierzonego przez przetwornik
A/C.
Listing 4. Przykładowy program mierzący napięcie na wyjściu potencjometru
#include <LiquidCrystal.h> //biblioteka obsługi LCD
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7); //konigurowanie LCD
int wart_pot; //zmienna na wartość zmierzoną
loat wart_nap; //zmienna na wartość zmierzonego napięcia
void setup() { //funkcja inicjalizacji
lcd.begin(16, 2); //liczba kolumn i liczba linii LCD
analogReference(DEFAULT); //napięcie odniesienia dla przetwornika A/C
//(domyślnie 5V)
}
void loop() { //pętla główna programu
lcd.clear(); //czyszczenie LCD
lcd.setCursor(3, 0);
lcd.print(“Analog I/O”); //wyświetlenie na LCD napisu Analog I/O
wart_pot = analogRead(A0); //pomiar napięcia
wart_nap=(5.0*wart_pot)/1024.0; //konwersja liczny na napięcie
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(“U=”); //wyświetlenie napisu U=
lcd.print(wart_nap); //wyświetlenie napięcia z potencjometru
lcd.print(“V”); //wyświetlenie znaku V
lcd.setCursor(8, 1);
lcd.print(“A/C=”); //wyświetlenie napisu A/C=
lcd.print(wart_pot); //wyświetlenie zmierzonej wartości przez A/C
delay(300); //opóźnienie 300ms
} //koniec pętli głównej programu
Marcin Wiązania, EP
102
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2011
[ Pobierz całość w formacie PDF ]