Журнал LinuxFormat - перейти на главную

LXF154:Arduino

Материал из Linuxformat
(Различия между версиями)
Перейти к: навигация, поиск
(Новая страница: «Категория: Учебники ''Arduino Пре­ры­ва­ем се­рию, что­бы рас­смот­реть про­грам­ми­ро­…»)
 
 
Строка 13: Строка 13:
  
 
Взгляните на этот про­стень­кий фраг­мент ко­да:
 
Взгляните на этот про­стень­кий фраг­мент ко­да:
−
 
+
<pre>
 
int sensorValue=0;
 
int sensorValue=0;
  
Строка 33: Строка 33:
  
 
}
 
}
−
 
+
</pre>
 
Цепь пред­ста­вить се­бе лег­ко: в ней все­го од­на на­жим­ная кноп­ка, по­ме­щен­ная ме­ж­ду вы­во­дом 2 и Зем­лей, и при ее на­жа­тии за­го­ра­ет­ся встро­ен­ный све­то­ди­од на вы­во­де 13.
 
Цепь пред­ста­вить се­бе лег­ко: в ней все­го од­на на­жим­ная кноп­ка, по­ме­щен­ная ме­ж­ду вы­во­дом 2 и Зем­лей, и при ее на­жа­тии за­го­ра­ет­ся встро­ен­ный све­то­ди­од на вы­во­де 13.
  
Строка 43: Строка 43:
  
 
Ну, а те­перь взгляните на сле­дую­щий фраг­мент ко­да:
 
Ну, а те­перь взгляните на сле­дую­щий фраг­мент ко­да:
−
 
+
<pre>
 
int sensorValue=0;
 
int sensorValue=0;
  
Строка 75: Строка 75:
  
 
}
 
}
−
 
+
</pre>
 
В чем разница? Мы здесь до­ба­ви­ли в цикл некие произвольные дей­ст­вия. Их смысл роли не игра­ет: они встав­ле­ны лишь для ил­лю­ст­ра­ции. Что произой­дет, ес­ли вы­полнить этот код на нашей це­пи? На вид все то же, да? Ес­ли да, вы про­сто слиш­ком мед­лен­но нажимае­те кноп­ку... по­про­буй­те еще!
 
В чем разница? Мы здесь до­ба­ви­ли в цикл некие произвольные дей­ст­вия. Их смысл роли не игра­ет: они встав­ле­ны лишь для ил­лю­ст­ра­ции. Что произой­дет, ес­ли вы­полнить этот код на нашей це­пи? На вид все то же, да? Ес­ли да, вы про­сто слиш­ком мед­лен­но нажимае­те кноп­ку... по­про­буй­те еще!
 
[[Файл:LXF149.tut_arduino.sch0_opt.png | |thumb|400px| Это внутренняя принципиальная схема микросхемы 74123. Тригеры Шмидта на входах улучшают ваши сигналы]]
 
[[Файл:LXF149.tut_arduino.sch0_opt.png | |thumb|400px| Это внутренняя принципиальная схема микросхемы 74123. Тригеры Шмидта на входах улучшают ваши сигналы]]
Строка 91: Строка 91:
  
 
Для ко­да Arduino су­ще­ст­ву­ют спе­ци­аль­ные ко­ман­ды пре­ры­вания, но глав­ное – восполь­зо­вать­ся ме­то­дом attachInterrupt() для уста­нов­ки ISR. Он принима­ет три па­ра­мет­ра: ис­поль­зуе­мое пре­ры­вание (0 = вы­вод 2, 1 = вы­вод 3), имя за­пускае­мой про­це­ду­ры об­ра­бот­ки пре­ры­вания и со­бы­тие, вы­зы­ваю­щее пре­ры­вание. Упо­мя­ну­тым на­ми со­бы­ти­ям в ко­де со­от­вет­ст­ву­ют кон­стан­ты RISING, FALLING и CHANGE. Вот наш при­мер, в ко­то­ром управ­ление на сей раз осу­ще­ст­в­ля­ет­ся пре­ры­вания­ми:
 
Для ко­да Arduino су­ще­ст­ву­ют спе­ци­аль­ные ко­ман­ды пре­ры­вания, но глав­ное – восполь­зо­вать­ся ме­то­дом attachInterrupt() для уста­нов­ки ISR. Он принима­ет три па­ра­мет­ра: ис­поль­зуе­мое пре­ры­вание (0 = вы­вод 2, 1 = вы­вод 3), имя за­пускае­мой про­це­ду­ры об­ра­бот­ки пре­ры­вания и со­бы­тие, вы­зы­ваю­щее пре­ры­вание. Упо­мя­ну­тым на­ми со­бы­ти­ям в ко­де со­от­вет­ст­ву­ют кон­стан­ты RISING, FALLING и CHANGE. Вот наш при­мер, в ко­то­ром управ­ление на сей раз осу­ще­ст­в­ля­ет­ся пре­ры­вания­ми:
−
 
+
<pre>
 
int sensorValue=0;
 
int sensorValue=0;
  
Строка 128: Строка 128:
 
digitalWrite(13, !sensorValue);
 
digitalWrite(13, !sensorValue);
  
−
}
+
} </pre>
 
{{Врезка|right|Заголовок= Скорая помощь|Ширина=15%|Содержание=
 
{{Врезка|right|Заголовок= Скорая помощь|Ширина=15%|Содержание=
 
Ес­ли что-то не ра­бо­та­ет как долж­но, в 90% слу­ча­ев это оз­на­ча­ет, что не под­клю­че­но то, что вы счи­та­ли под­клю­чен­ным. Пре­ж­де чем раз­ла­мы­вать схе­му, про­верь­те со­еди­не­ния тес­те­ром. }}  
 
Ес­ли что-то не ра­бо­та­ет как долж­но, в 90% слу­ча­ев это оз­на­ча­ет, что не под­клю­че­но то, что вы счи­та­ли под­клю­чен­ным. Пре­ж­де чем раз­ла­мы­вать схе­му, про­верь­те со­еди­не­ния тес­те­ром. }}  
Строка 137: Строка 137:
 
[[Файл:LXF149.tut_arduino.cir_opt.jpeg | left |thumb|400px|На этой схе­ме, на­ри­со­ван­ной во Fritzing, по­ка­за­на дос­та­точ­но про­стая сбор­ка с дву­мя фо­то­дат­чи­ка­ми. На прак­ти­ке мож­но раз­мес­тить дат­чи­ки и по­даль­ше друг от дру­га!]]
 
[[Файл:LXF149.tut_arduino.cir_opt.jpeg | left |thumb|400px|На этой схе­ме, на­ри­со­ван­ной во Fritzing, по­ка­за­на дос­та­точ­но про­стая сбор­ка с дву­мя фо­то­дат­чи­ка­ми. На прак­ти­ке мож­но раз­мес­тить дат­чи­ки и по­даль­ше друг от дру­га!]]
 
Ес­ли тре­бу­ют­ся два пре­ры­вания – ска­жем, один дат­чик что-то вклю­ча­ет, а дру­гой вы­клю­ча­ет – мож­но до­ба­вить дру­гую про­це­ду­ру об­слу­жи­вания пре­ры­вания и инициа­ли­зи­ро­вать ее точ­но таким же образом:
 
Ес­ли тре­бу­ют­ся два пре­ры­вания – ска­жем, один дат­чик что-то вклю­ча­ет, а дру­гой вы­клю­ча­ет – мож­но до­ба­вить дру­гую про­це­ду­ру об­слу­жи­вания пре­ры­вания и инициа­ли­зи­ро­вать ее точ­но таким же образом:
−
 
+
<pre>
 
int sensorValue=0;
 
int sensorValue=0;
  
Строка 184: Строка 184:
 
digitalWrite(13, LOW);
 
digitalWrite(13, LOW);
  
−
}
+
} </pre>
 
{{Врезка|left|Заголовок=Скорая помощь |Ширина=15%|Содержание=
 
{{Врезка|left|Заголовок=Скорая помощь |Ширина=15%|Содержание=
 
Из ос­тав­ших­ся 10% про­блем, 9,99% про­ис­те­ка­ют из не­вер­ных пред­по­ло­же­ний, сде­лан­ных ва­ми. В слу­чае со­мне­ний про­верь­те свои тео­рии с по­мо­щью ими­та­то­ра элек­три­че­ских це­пей, ти­па Ktechlab или SPICE. }}  
 
Из ос­тав­ших­ся 10% про­блем, 9,99% про­ис­те­ка­ют из не­вер­ных пред­по­ло­же­ний, сде­лан­ных ва­ми. В слу­чае со­мне­ний про­верь­те свои тео­рии с по­мо­щью ими­та­то­ра элек­три­че­ских це­пей, ти­па Ktechlab или SPICE. }}  
Строка 191: Строка 191:
  
 
В Arduino есть встро­ен­ный тай­мер, под­счи­ты­ваю­щий вре­мя в мил­ли­се­кун­дах. Его зна­чение мож­но уз­нать в лю­бой мо­мент вы­зо­вом функ­ции millis(), ко­то­рая воз­вра­тит без­зна­ко­вое це­лое чис­ло [unsigned long] – ко­ли­че­­ст­во мил­ли­се­кунд, про­шед­ших с мо­мен­та вклю­чения тай­ме­ра. Уч­ти­те, что это зна­чение не всегда точ­ное: про­це­ду­ры об­ра­бот­ки пре­ры­ваний, осо­бен­но длин­ные, влия­ют на ра­бо­ту ча­сов (по­то­му что пре­ры­вания важнее все­го), но для про­стой ISR за­мет­ной разницы не бу­дет. По­про­буй­те сле­дую­щий код:
 
В Arduino есть встро­ен­ный тай­мер, под­счи­ты­ваю­щий вре­мя в мил­ли­се­кун­дах. Его зна­чение мож­но уз­нать в лю­бой мо­мент вы­зо­вом функ­ции millis(), ко­то­рая воз­вра­тит без­зна­ко­вое це­лое чис­ло [unsigned long] – ко­ли­че­­ст­во мил­ли­се­кунд, про­шед­ших с мо­мен­та вклю­чения тай­ме­ра. Уч­ти­те, что это зна­чение не всегда точ­ное: про­це­ду­ры об­ра­бот­ки пре­ры­ваний, осо­бен­но длин­ные, влия­ют на ра­бо­ту ча­сов (по­то­му что пре­ры­вания важнее все­го), но для про­стой ISR за­мет­ной разницы не бу­дет. По­про­буй­те сле­дую­щий код:
−
 
+
<pre>
 
int sensorValue=0;
 
int sensorValue=0;
  
Строка 266: Строка 266:
 
}
 
}
  
−
}
+
} </pre>
  
 
В этой вер­сии ко­да есть ряд из­менений. Мы соз­да­ли несколь­ко пе­ре­мен­ных для хранения вре­мени, а так­же бу­лев­скую пе­ре­мен­ную, вы­сту­паю­щую в ка­че­­ст­ве фла­га. При на­жа­тии пер­вой кноп­ки про­це­ду­ра об­ра­бот­ки пре­ры­вания уста­нав­ли­ва­ет флаг в зна­чение «единица» (HIGH), ес­ли оно еще не за­да­но, и за­пуска­ет тай­мер. Если флаг уже в со­стоянии «единица», со­бы­тие пол­но­стью иг­но­ри­ру­ет­ся. Это по­ве­дение оз­на­ча­ет, что мы не по­лу­чим мно­же­ст­вен­ных  
 
В этой вер­сии ко­да есть ряд из­менений. Мы соз­да­ли несколь­ко пе­ре­мен­ных для хранения вре­мени, а так­же бу­лев­скую пе­ре­мен­ную, вы­сту­паю­щую в ка­че­­ст­ве фла­га. При на­жа­тии пер­вой кноп­ки про­це­ду­ра об­ра­бот­ки пре­ры­вания уста­нав­ли­ва­ет флаг в зна­чение «единица» (HIGH), ес­ли оно еще не за­да­но, и за­пуска­ет тай­мер. Если флаг уже в со­стоянии «единица», со­бы­тие пол­но­стью иг­но­ри­ру­ет­ся. Это по­ве­дение оз­на­ча­ет, что мы не по­лу­чим мно­же­ст­вен­ных  

Текущая версия на 12:36, 24 июня 2018

Подписка на печатную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подписка на электронную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подшивки старых номеров журнала (печатные версии)
Весь 2014 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)

Arduino Пре­ры­ва­ем се­рию, что­бы рас­смот­реть про­грам­ми­ро­ва­ние встро­ен­ной функ­ции

=Arduino: Поль­за пре­ры­ва­ний= Arduino – это не толь­ко мон­таж. Ник Вейч по­ка­жет па­ру по­лез­ных прие­мов про­грам­ми­ро­ва­ния и соз­даст ра­дар кон­тро­ля ско­ро­сти с точ­но­стью ла­зе­ра.

LXF154.80.1.png
(thumbnail)
Прин­ци­пи­аль­ная схе­ма триг­ге­ра Шмит­та, по­стро­ен­ная все­го из не­сколь­ких ре­зи­сто­ров и па­ры тран­зи­сто­ров.

Ранее мы уз­на­ли, как объ­е­ди­нять ком­понен­ты раз­лич­ных ти­пов в про­ек­тах Arduino, но се­го­дня мы пре­рвем­ся на спе­ци­аль­ное ру­ко­во­дство о том, как про­грам­ми­ро­вать в Arduino встро­ен­ную функ­цию.

Взгляните на этот про­стень­кий фраг­мент ко­да: 

int sensorValue=0;

void setup() {

pinMode(2, INPUT);

digitalWrite(2, HIGH);

pinMode(13, OUTPUT);

}

void loop() {

sensorValue = digitalRead(2);

digitalWrite(13, !sensorValue);

}

Цепь пред­ста­вить се­бе лег­ко: в ней все­го од­на на­жим­ная кноп­ка, по­ме­щен­ная ме­ж­ду вы­во­дом 2 и Зем­лей, и при ее на­жа­тии за­го­ра­ет­ся встро­ен­ный све­то­ди­од на вы­во­де 13.

Един­ст­вен­ный во­прос, ко­то­рый мог у вас возник­нуть – по­че­му мы уста­нав­ли­ва­ем зна­чение вы­во­да в «единицу» (HIGH) и про­грамм­но ин­вер­ти­ру­ем счи­ты­вае­мое зна­чение для управ­ления све­то­дио­дом. А это эко­но­мит вре­мя на до­бы­вание ре­зи­сто­ра 10 кОм, что­бы он вы­сту­пал в ка­че­­ст­ве понижаю­ще­го, ес­ли вы хо­ти­те под­клю­чить кноп­ку к плю­со­во­му вы­во­ду на­пря­жения пи­тания и вклю­чать све­то­ди­од сиг­на­лом «единица» (HIGH).

На­шим моз­гам удобнее счи­тать вклю­чение «единицей» (HIGH), но это­го как раз и сто­ит осте­ре­гать­ся – то, во что хо­чет­ся ве­рить го­ло­вой, иногда не са­мый эф­фек­тив­ный спо­соб ре­шения про­бле­мы. В на­шем слу­чае – в Arduino есть встро­ен­ные по­вы­шаю­щие ре­зи­сто­ры, ко­то­рые удер­жи­ва­ют вы­ход­ной сиг­нал на уровне «единицы», и его уро­вень лег­ко понизить про­стым на­жа­ти­ем кноп­ки. А вот встро­ен­ных понижаю­щих ре­зи­сто­ров нет, и ес­ли надо удер­жи­вать вы­вод на уровне «ну­ля», об этом при­дет­ся думать са­мим.

Это важ­но помнить, хо­тя код такого и не от­ра­жае­т. Вы на­жи­мае­те кноп­ку, свет за­го­ра­ет­ся, и по­про­си вы ко­го-нибудь на­пи­сать соответствующий код, вы по­лу­чи­ли бы имен­но та­кой. С ним все в по­ряд­ке. В основ­ном цик­ле про­ве­ря­ет­ся вход­ной сиг­нал, и со­глас­но с ним вклю­ча­ет­ся или от­клю­ча­ет­ся све­то­ди­од.

Ну, а те­перь взгляните на сле­дую­щий фраг­мент ко­да: 

int sensorValue=0;

void setup() {

pinMode(2, INPUT);

digitalWrite(2, HIGH);

pinMode(13, OUTPUT);

}

void loop() {

int j;

sensorValue = digitalRead(2);

digitalWrite(13, !sensorValue);

for (int i=0; i<1000; i++){

j = j+i*i;

delay(100);

j= 1;

}

}

В чем разница? Мы здесь до­ба­ви­ли в цикл некие произвольные дей­ст­вия. Их смысл роли не игра­ет: они встав­ле­ны лишь для ил­лю­ст­ра­ции. Что произой­дет, ес­ли вы­полнить этот код на нашей це­пи? На вид все то же, да? Ес­ли да, вы про­сто слиш­ком мед­лен­но нажимае­те кноп­ку... по­про­буй­те еще!

(thumbnail)
Это внутренняя принципиальная схема микросхемы 74123. Тригеры Шмидта на входах улучшают ваши сигналы

Про­бле­ма в том, что все эти вы­чис­ления в глав­ном цик­ле отнима­ют из­ряд­ную часть про­цес­сор­но­го вре­мени. А зна­чит, за за­дан­ный вре­мен­ной ин­тер­вал об­ра­бо­та­ет­ся мень­шее ко­ли­че­­ст­во ите­ра­ций цик­ла; от­ку­да сле­ду­ет, что код, про­ве­ряю­щий, на­жа­та ли кноп­ка, бу­дет вы­пол­нять­ся ре­же, чем пре­ж­де, и неко­то­рые на­жа­тия кно­пок во­об­ще не об­на­ру­жат­ся.

Та­кая неот­зыв­чи­вость мо­жет раз­доса­довать конеч­но­го поль­зо­ва­те­ля: для ре­ги­ст­ра­ции со­бы­тия ему при­дет­ся це­ле­на­прав­лен­но и убедительно да­вить на кноп­ку. Бы­ва­ет и ху­же. Пе­ре­клю­чаю­щий сиг­нал дат­чи­ка для на­блю­дения за оп­ре­де­лен­ны­ми со­бы­тия­ми час­то очень непро­дол­жи­те­лен (по­ряд­ка несколь­ких де­сят­ков мик­ро­се­кунд, в за­ви­си­мо­сти от применяе­мых дат­чи­ков), и его лег­ко про­пустить со­всем. А если вам требуется обес­пе­чить дей­ст­вие поч­ти сра­зу же по сра­ба­ты­ванию триг­ге­ра? На­при­мер, ес­ли дат­чи­ки бли­зо­сти ро­бо­та го­во­рят, что он вот-вот рухнет со ска­лы, на­до, что­бы дви­га­те­ли за­сто­по­ри­лись немед­лен­но, а не когда от ро­бо­та останет­ся ды­мя­щая­ся ку­ча смя­тых де­та­лей «Ле­го».

В по­доб­ных слу­ча­ях не обой­тись без пре­ры­ваний. В боль­шин­ст­во про­цес­со­ров и во мно­гие мик­ро­про­цес­со­ры встро­ен имен­но та­кой спо­соб при­вле­чения внимания ра­бо­таю­ще­го про­цес­са – это вро­де го­ря­чей те­ле­фон­ной линии пря­мо от босса.

Про­цес­сор вы­пол­ня­ет се­бе свою обыч­ную ра­бо­ту, но когда про­ис­хо­дит нечто важ­ное, он по­лу­ча­ет вы­зов от менед­же­ра пре­ры­ваний, ко­то­рый ве­лит ему за­пустить про­це­ду­ру об­слу­жи­вания пре­ры­вания (Interrupt Service Routine – ISR). По су­ти де­ла, заданное усло­вие са­мо­стоя­тель­но про­ве­ря­ет­ся осо­бой ча­стью мик­ро­кон­трол­ле­ра – без затра­т вре­мени на­ше­го ко­да.

Про­цес­сор периодически проверяет, не уста­нов­лен ли ка­кой-ли­бо флаг пре­ры­вания, и ес­ли да, то вы­пол­ня­ет за­ранее за­дан­ное дей­ст­вие – ис­пол­ня­ет за­дан­ный фраг­мент ко­да. Код про­це­ду­ры об­слу­жи­вания пре­ры­вания не ли­шен ог­раничений: она не мо­жет принимать па­ра­мет­ры и воз­вра­щать ре­зуль­та­ты, что мо­жет по­ка­зать­ся серь­ез­ным недостат­ком. Но она способна из­ме­нять вы­полнение основ­но­го цик­ла, поль­зу­ясь гло­баль­ны­ми пере­мен­ными, или про­сто уста­но­вить флаг, да­вая знать основ­но­му про­цес­су, что про­изош­ло со­бы­тие.

Из-за воз­мож­ной пе­ре­груз­ки на стан­дарт­ных мик­ро­схе­мах Atmega доступ­ны все­го два пре­ры­вания, свя­зан­ных с вы­во­да­ми 2 и 3. Про­це­ду­ра об­слу­жи­вания пре­ры­вания мо­жет быть за­пу­ще­на по воз­рас­таю­ще­му фрон­ту (т. е. вы­вод пе­ре­клю­ча­ет­ся в со­стояние «единица»), по спа­даю­ще­му фрон­ту или по из­менению со­стояния – эти слу­чаи по­кры­ва­ют все воз­мож­ные си­туа­ции.

Для ко­да Arduino су­ще­ст­ву­ют спе­ци­аль­ные ко­ман­ды пре­ры­вания, но глав­ное – восполь­зо­вать­ся ме­то­дом attachInterrupt() для уста­нов­ки ISR. Он принима­ет три па­ра­мет­ра: ис­поль­зуе­мое пре­ры­вание (0 = вы­вод 2, 1 = вы­вод 3), имя за­пускае­мой про­це­ду­ры об­ра­бот­ки пре­ры­вания и со­бы­тие, вы­зы­ваю­щее пре­ры­вание. Упо­мя­ну­тым на­ми со­бы­ти­ям в ко­де со­от­вет­ст­ву­ют кон­стан­ты RISING, FALLING и CHANGE. Вот наш при­мер, в ко­то­ром управ­ление на сей раз осу­ще­ст­в­ля­ет­ся пре­ры­вания­ми: 

int sensorValue=0;

void setup() {

pinMode(2, INPUT);

digitalWrite(2, HIGH);

pinMode(13, OUTPUT);

attachInterrupt(0,caught0,CHANGE);

}

void loop() {

int j;

for (int i=0; i<1000; i++){

j = j+i*i;

delay(100);

j= 1;

}

}

void caught0(){

sensorValue = digitalRead(2);

digitalWrite(13, !sensorValue);

}

Мы взя­ли код, ко­то­рый вклю­ча­ет и вы­клю­ча­ет све­то­ди­од, и свя­за­ли его с пре­ры­ванием. Так как со­бы­тие возника­ет при из­менении зна­чения вы­во­да, оно и вклю­ча­ет, и вы­клю­ча­ет све­то­диод, по­это­му мы счи­ты­ва­ем те­ку­щее зна­чение.

Ес­ли со­бы­тие бу­дет очень-очень ко­рот­ким, есть шанс, что к мо­мен­ту счи­ты­вания зна­чения оно из­менит­ся сно­ва – ес­ли вам нуж­на та­кая точ­ность, мож­но сде­лать две от­дель­ных про­це­ду­ры об­слу­жи­вания пре­ры­вания и управ­лять ими со­бы­тия­ми RISING и FALLING, тем из­бе­жав необ­хо­ди­мо­сти про­ве­рять те­ку­щее со­стояние вы­во­да. Те­перь мож­но на­жи­мать кноп­ку с лю­бой ско­ро­стью – хо­тя по­сто­ронний код все еще вы­пол­ня­ет­ся, на­жа­тия кно­пок по­лу­ча­ют за­слу­жен­ный ими при­ори­тет.

(thumbnail)
На этой схе­ме, на­ри­со­ван­ной во Fritzing, по­ка­за­на дос­та­точ­но про­стая сбор­ка с дву­мя фо­то­дат­чи­ка­ми. На прак­ти­ке мож­но раз­мес­тить дат­чи­ки и по­даль­ше друг от дру­га!

Ес­ли тре­бу­ют­ся два пре­ры­вания – ска­жем, один дат­чик что-то вклю­ча­ет, а дру­гой вы­клю­ча­ет – мож­но до­ба­вить дру­гую про­це­ду­ру об­слу­жи­вания пре­ры­вания и инициа­ли­зи­ро­вать ее точ­но таким же образом: 

int sensorValue=0;

void setup() {

pinMode(2, INPUT);

pinMode(3, INPUT);

digitalWrite(2, HIGH);

digitalWrite(3, HIGH);

pinMode(13, OUTPUT);

attachInterrupt(0,caught0,FALLING);

attachInterrupt(1,caught1,FALLING);

}

void loop() {

int j;

for (int i=0; i<1000; i++){

j = j+i*i;

delay(100);

j= 1;

}

}

void caught0(){

digitalWrite(13, HIGH);

}

void caught1(){

digitalWrite(13, LOW);

}
(thumbnail)
Схе­ма пла­ты для оп­ре­де­ле­ния ско­ро­сти, с дву­мя фо­то­дат­чи­ка­ми. Ин­фор­ма­цию о пра­виль­ном под­клю­че­нии ЖК-эк­ра­на сто­ит по­смот­реть в до­ку­мен­та­ции

Лю­бо­пыт­ст­вуе­те, когда мо­жет возник­нуть та­кая си­туа­ция? Про­стой при­мер – дат­чик ско­ро­сти. Что­бы вы­чис­лить ско­рость дви­жения че­го-ли­бо, мож­но взять два дат­чи­ка, об­на­ру­жи­ваю­щих, когда объ­ект про­хо­дит две за­дан­ные точ­ки. Из­ме­рение вре­мени ме­ж­ду эти­ми мо­мен­та­ми позволит вы­чис­лить сред­нюю ско­рость.

В Arduino есть встро­ен­ный тай­мер, под­счи­ты­ваю­щий вре­мя в мил­ли­се­кун­дах. Его зна­чение мож­но уз­нать в лю­бой мо­мент вы­зо­вом функ­ции millis(), ко­то­рая воз­вра­тит без­зна­ко­вое це­лое чис­ло [unsigned long] – ко­ли­че­­ст­во мил­ли­се­кунд, про­шед­ших с мо­мен­та вклю­чения тай­ме­ра. Уч­ти­те, что это зна­чение не всегда точ­ное: про­це­ду­ры об­ра­бот­ки пре­ры­ваний, осо­бен­но длин­ные, влия­ют на ра­бо­ту ча­сов (по­то­му что пре­ры­вания важнее все­го), но для про­стой ISR за­мет­ной разницы не бу­дет. По­про­буй­те сле­дую­щий код: 

int sensorValue=0;

boolean running = LOW;

unsigned long startTime;

unsigned long intervalTime;

void setup() {

pinMode(2, INPUT);

pinMode(3, INPUT);

digitalWrite(2, HIGH);

digitalWrite(3, HIGH);

pinMode(13, OUTPUT);

attachInterrupt(0,caught0,FALLING);

attachInterrupt(1,caught1,FALLING);

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

int j;

for (int i=0; i<1000; i++){

j = j+i*i;

delay(100);

j= 1;

}

}

void caught0(){

digitalWrite(13, HIGH);

if (!running) {

running = HIGH;

startTime=millis();

}

Serial.println(millis(), DEC);

}

void caught1(){

if (running){

running = LOW;

digitalWrite(13, LOW);

intervalTime=millis()-startTime;

Serial.println(intervalTime, DEC);

}

}

В этой вер­сии ко­да есть ряд из­менений. Мы соз­да­ли несколь­ко пе­ре­мен­ных для хранения вре­мени, а так­же бу­лев­скую пе­ре­мен­ную, вы­сту­паю­щую в ка­че­­ст­ве фла­га. При на­жа­тии пер­вой кноп­ки про­це­ду­ра об­ра­бот­ки пре­ры­вания уста­нав­ли­ва­ет флаг в зна­чение «единица» (HIGH), ес­ли оно еще не за­да­но, и за­пуска­ет тай­мер. Если флаг уже в со­стоянии «единица», со­бы­тие пол­но­стью иг­но­ри­ру­ет­ся. Это по­ве­дение оз­на­ча­ет, что мы не по­лу­чим мно­же­ст­вен­ных

(thumbnail)
Ку­сок кок­тей­ль­ной со­лом­ки за­бло­ки­ру­ет боль­шую часть рас­се­ян­но­го све­та. В схе­ме так­же есть све­то­ди­од — он сиг­на­ли­зиру­ет, что фото­рези­стор дос­та­точно ос­ве­щен.

сра­ба­ты­ваний триг­ге­ра – тай­мер ра­бо­та­ет и про­дол­жит ра­бо­ту до тех пор, по­ка не бу­дет оста­нов­лен вто­рым на­жа­ти­ем кноп­ки/пре­ры­ванием. Оно про­ве­рит, что флаг на­хо­дит­ся в со­стоянии «единица» (HIGH), и ес­ли да, то оста­но­вит ча­сы и оп­ре­де­лит разницу во вре­мени – еще раз по­вто­рю, что под­ход с про­вер­кой фла­га оз­на­ча­ет, что слу­чай­ное сра­ба­ты­вание триг­ге­ра не оста­но­вит ча­сы до то­го, как они за­пу­ще­ны. За­тем ре­зуль­тат от­прав­ля­ет­ся по по­сле­до­ва­тель­ной линии свя­зи, по­то­му что по­ка у нас нет вы­вод­но­го уст­рой­ст­ва (мы пе­рей­дем к нему че­рез ми­ну­ту).

В ре­аль­ной сис­те­ме не пред­по­ла­га­ет­ся, что че­ло­век на­жмет кноп­ку, про­бе­жит ми­мо и за­тем на­жмет дру­гую кноп­ку – нуж­на ка­кая-то пуско­вая сис­те­ма, не влияю­щая на ско­рость объекта. Су­ще­ст­вует мно­же­ст­во спо­со­бов ее сде­лать: от бэй­джи­ков ра­дио­час­тот­ной иден­ти­фи­ка­ции до дат­чи­ков дав­ления, дат­чи­ков дви­жения PIR и т. д. С точ­ки зрения точ­но­сти и де­ше­виз­ны ком­понен­тов, луч­ший ва­ри­ант – сис­те­ма с пре­ры­ви­стым ла­зер­ным лу­чом.

На­правь­те ла­зер на фо­то­ре­зи­стор, и бла­го­да­ря ин­тен­сив­ному сфо­ку­си­ро­ван­но­му лу­чу вы­ход­ное зна­чение силь­но из­менит­ся да­же при обиль­ном фо­но­вом осве­щении (при же­лании снизить влияние рас­се­ян­но­го све­та, по­мес­ти­те фо­то­ди­од в ку­сок со­ло­мин­ки или нечто по­доб­ное).

Ос­та­ет­ся пре­об­ра­зо­вать этот сиг­нал в со­бы­тие, ко­то­рое мож­но из­ме­рить. От ана­ло­го­вых вхо­дов про­ку ма­ло – пре­ры­вания на этих вы­во­дах не ра­бо­та­ют, и в лю­бом слу­чае про­цесс считы­вания ана­ло­го­во­го зна­чения слиш­ком мед­лен­ный; зна­чит, нуж­но пре­об­ра­зо­вать ана­ло­го­вое зна­чение в циф­ро­вое. Ес­ли вы чи­та­ли пер­вую ста­тью из этой се­рии (LXF151), то долж­ны са­мо­до­воль­но по­здра­вить се­бя с до­гад­кой, что нам по­на­до­бит­ся триг­гер Шмит­та.

Мы уже го­во­ри­ли о том, как соз­дать про­стой триг­гер Шмит­та, и не бу­дем уг­луб­лять­ся в эту те­му, ог­раничив­шись по­ка­зом прин­ци­пи­аль­ной схе­мы для тех, кто все про­пустил.

Пре­иму­ще­ст­во по­доб­ной об­ра­бот­ки вы­ход­но­го сиг­на­ла двой­ное: во-пер­вых, вы по­лу­чае­те «за­щи­щен­ный от шу­ма» сиг­нал – здесь нет мес­та для лож­но­го сра­ба­ты­вания триг­ге­ра и ко­ле­бания вы­ход­но­го сиг­на­ла, вы­зы­ваю­щее слож­но­сти в про­грам­ме. Во-вто­рых, вы по­лу­чае­те сиг­нал с кор­рект­ным ло­ги­че­­ским уровнем, од­но­знач­но пе­ре­даю­щим «единицу» или «ноль» на дру­гое уст­рой­ст­во или на Arduino.

[править] Идем за по­куп­ка­ми

Все это мож­но со­брать са­мо­стоя­тель­но, но, воз­мож­но, часть бу­дет удобнее ку­пить го­то­вым. Мож­но при­об­ре­сти ин­те­граль­ную схе­му со мно­же­ст­вом триг­ге­ров Шмит­та, час­то в ин­вер­ти­рую­щем фор­ма­те, так что низ­ко­му на­пря­жению на вхо­де со­от­вет­ст­ву­ет «единица» на вы­хо­де, а вы­со­ко­му – «ноль».

Шесть триг­ге­ров Шмит­та в стан­дарт­ном 14-кон­такт­ном DIP-кор­пу­се доступ­ны в мик­ро­схе­ме 74ACT14 – ка­ж­дый обой­дет­ся пен­сов в 10. Я обыч­но при­об­ре­таю чуть бо­лее удоб­ные мик­ро­схе­мы 74F132 или HCF4093 со сдво­ен­ны­ми триг­ге­ра­ми Шмит­та, по­сту­паю­щи­ми на вход вен­ти­ля «И-НЕ». Это оз­на­ча­ет, что мож­но по­дать сиг­нал на один из вхо­дов вен­ти­ля «И-НЕ» и управ­лять сиг­на­лом на дру­гом вхо­де (или по­да­вать ту­да дру­гой сиг­нал), что­бы пе­ре­во­дить вы­ход­ной сиг­нал схе­мы «И-НЕ» в со­стояние «единица» или «ноль». Ес­ли вам ну­жен оди­ноч­ный ин­вер­тор, про­сто со­едините оба вхо­да.

Не­доста­ток мик­ро­схем тот, что вы­ход­ные уровни име­ют ма­лую мощ­ность (с то­ком по­ряд­ка несколь­ких де­сят­ков мА) – для ло­ги­че­­ских уровней они под­хо­дят пре­крас­но, но ес­ли вы хо­ти­те с их по­мо­щью управ­лять све­то­дио­дом или чем-то дру­гим, все рав­но при­дет­ся ис­поль­зо­вать тран­зи­стор.

По­это­му мы под­клю­чи­ли к схе­ме под­хо­дя­щий ре­зи­стор, что­бы соз­дать де­ли­тель на­пря­жения с фо­то­ре­зи­сто­ром. Убе­ди­тесь, что фо­то­ре­зи­стор на­хо­дит­ся внизу схе­мы, что­бы при осве­щении ла­зе­ром он фор­ми­ро­вал низ­кое вы­ход­ное на­пря­жение. Прой­дя че­рез ин­вер­тор Шмит­та, этот сиг­нал пре­об­ра­зу­ет­ся в обыч­ный сиг­нал «единицы» (HIGH), ко­то­рый спа­дет, когда луч пре­рвет­ся. Ес­ли вы ис­поль­зуе­те дру­гие мик­ро­схе­мы или дат­чи­ки, из­мените код со­от­вет­ст­вую­щим об­ра­зом (или пе­ре­пи­ши­те код так, что­бы он ра­бо­тал по воз­рас­танию фрон­та сиг­на­ла – RISING).

Са­мая хит­рая часть всей схе­мы – на­це­ли­вание ла­зе­ров на фо­то­ре­зи­сто­ры. Ес­ли вы из­ме­ряе­те ско­рость бе­гу­на или че­го-то боль­шо­го, необ­хо­ди­ма проч­ная опо­ра, на­при­мер, стоп­ка кир­пи­чей, по­то­му что да­же неболь­шое дро­жание ла­зе­ра мо­жет при­вес­ти к ошиб­ке в из­ме­рениях. Для ла­бо­ра­тор­ных ис­сле­до­ваний, при ко­то­рых луч про­хо­дит ко­рот­кое рас­стояние, про­ще со­брать некую рам­ку, ко­то­рая под­дер­жи­ва­ет луч сфо­ку­си­ро­ван­ным.

На­конец, для ото­бра­жения ре­зуль­та­та нуж­но при­ду­мать спо­соб по­лу­чше. Для это­го су­ще­ст­ву­ют мо­ду­ли мно­го­строч­ных ЖК-эк­ра­нов. Боль­шин­ст­во из них ис­поль­зу­ют мик­ро­схе­му HD44780 как па­рал­лель­ный ин­тер­фейс к раз­ме­щен­ным на пла­те опе­ра­тив­ной па­мя­ти и ло­ги­ке управ­ления дис­пле­ем, по­это­му пе­ре­да­вать ту­да дан­ные про­сто (су­ще­ст­ву­ет биб­лио­те­ка Arduino спе­ци­аль­но для этих це­лей). Ей требуется шесть до­полнитель­ных вы­во­дов, так как она ис­поль­зу­ет по­лу­бай­то­вый па­рал­лель­ный ин­тер­фейс (че­ты­ре линии с дан­ны­ми), но ре­сур­сов Arduino тут вполне хва­тит.

В на­ча­ле ко­да биб­лио­те­ку нуж­но под­клю­чить яв­но:

  1. include <LiquidCrystal.h>

и соз­дать эк­зем­п­ляр дис­плея:

LiquidCrystal lcd(11,12,5,6,7,8);

При­ве­ден­ные здесь па­ра­мет­ры – вы­во­ды ре­ги­ст­ра вы­бо­ра (Register Select – RS) и «досту­пен» (Enable – E) дис­плея, за ко­то­ры­ми сле­ду­ют че­ты­ре вы­во­да дан­ных (DB4-7). Дис­плей, как правило, име­ет боль­ше вы­во­дов, чем ука­за­но здесь (обыч­но 16), но точ­ное ме­сто­по­ло­жение вы­во­дов мо­жет от­лич­аться, по­это­му пе­ред уста­нов­кой дис­плея в схе­му оз­на­комь­тесь с до­ку­мен­та­ци­ей.

Так­же дос­туп­ны не­сколь­ко по­лез­ных ме­то­дов:

lcd.begin(16,2); // ус­та­нов­ка дис­плея с 2 стро­ка­ми и 16 столб­ца­ми

lcd.display(); // вклю­че­ние дис­плея

lcd.nodisplay(); // вы­клю­че­ние дис­плея

lcd.print(“Hello, World!”); // пе­чать стро­ки

lcd.print(variable, DEC); // пе­чать де­ся­тич­но­го зна­че­ния пе­ре­мен­ной

В до­ку­мен­та­ции есть и дру­гие функ­ции (www.arduino.cc/en/Tutorial/LCDLibrary), но почитайте до­ку­мен­та­ци­ю по ЖК-эк­ра­ну – у ва­шей мо­де­ли дис­плея мо­гут быть персональ­ные свойства.

На этом наш рас­сказ о пре­ры­ваниях за­кон­чен; они мо­гут быть весь­ма по­лез­ны во всех ти­пах про­ек­тов, вклю­чая дви­га­те­ли и ро­бо­то­технику, с ко­то­ры­ми мы по­зна­ко­мим­ся в сле­дую­щий раз.

Источник — «http://wiki.linuxformat.ru/wiki/index.php?title=LXF154:Arduino&oldid=16361»
Персональные инструменты
купить
подписаться
Яндекс.Метрика