Робототехника на Arduino - "Занятие 5. Полицейская Люстра"

Слайд #1

Робототехника на Arduino
Занятие 5
Полицейская «Люстра»
Купцов Антон Андреевич
nash_roboklass

Слайд #2

Проверка готовности к занятиям
Тетрадь формата А4, 96 листов в клетку;
Две пишущие ручки (чёрные или синие);
Три заточенных простых карандаша (B, HB, H);
Цветные карандаши или фломастеры;
Две линейки (офицерскую и простую 20-30см.);
Канцелярский клей.

Слайд #3

Правила безопасности
на уроках робототехники
1. Тишина – наш лучший друг.
2. Дружеская атмосфера – залог общего успеха.
3. На рабочем месте ничего лишнего.
4. Электроприборы включаются только по команде.
5. Все испытания санкционируются преподавателем.
6. Розетка не для пальцев!

Слайд #4

Что мы проходили
на прошлых занятиях?
Что такое язык программирования?
Что такое void setup и void loop?
Для чего нужны функции
pinMode, digitalWrite, и delay?

Слайд #5

Проверка домашнего задания
Каких роботов, встречающихся в нашей повседневной жизни, Вы можете назвать?
Расскажите о роботах, которых Вы хотели бы создавать в будущем, на пользу человечества.

Слайд #6

Полицейская «Люстра»

Слайд #7

Стробоскоп
 - прибор, позволяющий быстро воспроизводить повторяющиеся яркие световые импульсы.

Слайд #8

Практическая работа
Стробоскоп
Принципиальная схема:
R1 = 220 Ω
R2 = 220 Ω
пин - 3
пин - 5

Слайд #9

Практическая работа
Стробоскоп
Схема на макетной плате:

Слайд #10

Практическая работа
Стробоскоп
Программирование:
// настраиваем пины №3 и №5 в режим выхода,
// т.е. в режим источника напряжения
pinMode(3, OUTPUT);
void setup()
{
}
pinMode(5, OUTPUT);

Слайд #11

Практическая работа
Стробоскоп
Программирование:
// подаём на пин 3 «высокий сигнал» (англ. «high»), т.е.
// выдаём 5 вольт. Через светодиод побежит ток.
digitalWrite(3, HIGH);
void loop()
{
// Это заставит его светиться
// замираем в этом состоянии на 50 миллисекунд
delay(50);

Слайд #12

Практическая работа
Стробоскоп
Программирование:
// подаём на пин 3 «низкий сигнал» (англ. «low»), т.е.
// выдаём 0 вольт или, точнее, приравниваем пин 3 к земле.
digitalWrite(3, LOW);
// В результате светодиод погаснет
// замираем в этом состоянии на 120 миллисекунд
delay(120);

Слайд #13

Практическая работа
Стробоскоп
Программирование:
digitalWrite(3, HIGH);
delay(50);
digitalWrite(3, LOW);
delay(120);
Копируем четыре последние строки кода
(выделяем и нажимаем сочетание клавиш «Ctrl+C»)

Слайд #14

Практическая работа
Стробоскоп
Программирование:
Вставляем скопированные строки кода в продолжение
(устанавливаем курсор на новую строку и нажимаем сочетание клавиш «Ctrl+V»)
digitalWrite(3, HIGH);
delay(90);
digitalWrite(3, LOW);
delay(240);
Меняем значение задержки для свечения на 90,
а для затухания - на 240.

Слайд #15

Практическая работа
Стробоскоп
Программирование:
Ещё раз вставляем скопированные строки кода
digitalWrite(3, HIGH);
delay(150);
digitalWrite(3, LOW);
delay(50);
И в них меняем значение задержки для свечения на 150,
а для затухания - на 50.

Слайд #16

Практическая работа
Стробоскоп
Программирование:
digitalWrite(3, HIGH);
Delay(50);
digitalWrite(3, LOW);
delay(120);
digitalWrite(3, HIGH);
Delay(90);
digitalWrite(3, LOW);
Delay(240);
digitalWrite(3, HIGH);
delay(150);
digitalWrite(3, LOW);
delay(50);
Эта часть кода отвечает за ритмичное зажигание синего светодиода подключённого к 3му пину.
Скопируем эти 12 строк и вставим далее, чтобы настроить такой же ритм зажигания для второго – красного светодиода.

Слайд #17

Практическая работа
Стробоскоп
Программирование:
digitalWrite(5, HIGH);
Delay(50);
digitalWrite(5, LOW);
delay(120);
digitalWrite(5, HIGH);
Delay(90);
digitalWrite(5, LOW);
Delay(240);
digitalWrite(5, HIGH);
delay(150);
digitalWrite(5, LOW);
delay(50);
Красный светодиод подключён к 5му пину, по этому в вставленных строках, нужно поменять номер используемого пина.

Слайд #18

Практическая работа
Стробоскоп
Программирование:
void setup()
{
pinMode(3, OUTPUT);
pinMode(5, OUTPUT);
}
void loop()
{
digitalWrite(3, HIGH);
Delay(50);
digitalWrite(3, LOW);
delay(120);
digitalWrite(3, HIGH);
Delay(90);
digitalWrite(3, LOW);
Delay(240);
digitalWrite(3, HIGH);
delay(150);
digitalWrite(3, LOW);
delay(50);
digitalWrite(5, HIGH);
Delay(50);
digitalWrite(5, LOW);
delay(120);
digitalWrite(5, HIGH);
Delay(90);
digitalWrite(5, LOW);
Delay(240);
digitalWrite(5, HIGH);
delay(150);
digitalWrite(5, LOW);
delay(50);
}
Не забудьте в конце кода закрыть void loop фигурной скобкой.

Слайд #19

Практическая работа
Стробоскоп
Прошивка платы:
выбор платы и порта
прошивка

Слайд #20

Физминутка
Синхрогимнастика
1. Хлёст
2. Лыжник
3. Крутиться
4. Вибрация
5. Вис

Слайд #21

Мигалка
 - режим попеременного повышения яркости синего и красного светового сигнала.

Слайд #22

Яркость зависит от напряжения
0 вольт
2,5 вольта
5 вольт

Слайд #23

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)
5 вольт
0% времени
5 вольт
50% времени
5 вольт
100% времени

Слайд #24

Широтно-импульсная модуляция
в Arduino варьируется от 0 до 255

Слайд #25

Практическая работа
Мигалка
Принципиальная схема:
R1 = 220 Ω
R2 = 220 Ω
пин - 3
пин - 5

Слайд #26

Практическая работа
Мигалка
Схема на макетной плате:

Слайд #27

Практическая работа
Мигалка
Программирование:
void setup()
{
pinMode(3, OUTPUT);
pinMode(5, OUTPUT);
}

Слайд #28

Практическая работа
Мигалка
Программирование:
void loop()
{
// подаём на пин 3 значение ШИМ (64), аналогичное
// четверти напряжения.
analogWrite(3, 64);
// замираем в этом состоянии на 200 миллисекунд
delay(200);

Слайд #29

Практическая работа
Мигалка
Программирование:
// поднимаем значение ШИМ на третьем пине до 127,
// что соответствует половине напряжения.
analogWrite(3, 127);
// замираем в этом состоянии на 200 миллисекунд
delay(200);

Слайд #30

Практическая работа
Мигалка
Программирование:
// поднимаем значение ШИМ на третьем пине до 191,
// что соответствует двум третям напряжения.
analogWrite(3, 191);
// замираем в этом состоянии на 200 миллисекунд
delay(200);

Слайд #31

Практическая работа
Мигалка
Программирование:
// поднимаем значение ШИМ на третьем пине до 255,
// что соответствует полному напряжению.
analogWrite(3, 255);
// замираем в этом состоянии на 200 миллисекунд
delay(200);

Слайд #32

Практическая работа
Мигалка
Программирование:
// выключаем светодиод на 3 пине.
analogWrite(3, 0);
// затем сразу включаем светодиод на 5 пине,
delay(200);
// начиная так же с четверти напряжения
analogWrite(5, 64);
// замираем в этом состоянии на 200 миллисекунд

Слайд #33

Практическая работа
Мигалка
Программирование:
// поднимаем значение ШИМ на пятом пине до 127,
// что соответствует половине напряжения.
analogWrite(5, 127);
// замираем в этом состоянии на 200 миллисекунд
delay(200);

Слайд #34

Практическая работа
Мигалка
Программирование:
// поднимаем значение ШИМ на пятом пине до 191,
// что соответствует двум третям напряжения.
analogWrite(5, 191);
// замираем в этом состоянии на 200 миллисекунд
delay(200);

Слайд #35

Практическая работа
Мигалка
Программирование:
// поднимаем значение ШИМ на пятом пине до 255,
// что соответствует полному напряжению
analogWrite(5, 255);
// замираем в этом состоянии на 200 миллисекунд
delay(200);
// выключаем светодиод на пятом пине
analogWrite(5, 0);

Слайд #36

Практическая работа
Мигалка
Программирование:
void setup()
{
pinMode(3, OUTPUT);
pinMode(5, OUTPUT);
}
void loop()
{
analogWrite(3, 64);
Delay(200);
analogWrite(3, 127);
Delay(200);
analogWrite(3, 191);
Delay(200);
analogWrite(3, 255);
Delay(200);

analogWrite(3, 0);
analogWrite(5, 64);
Delay(200);
analogWrite(5, 127);
Delay(200);
analogWrite(5, 191);
Delay(200);
analogWrite(5, 255);
Delay(200);
analogWrite(5, 0);
}
Не забудьте в конце кода закрыть void loop фигурной скобкой.

Слайд #37

Практическая работа
Мигалка
Прошивка платы:
выбор платы и порта
прошивка

Слайд #38

Что Вы сегодня узнали?
У спецсигнального маяка на полицейской машине могут быть два режима – Стробоскоп и Мигалка
Яркость лампы или светодиода, а также скорость вращения двигателя зависят от напряжения.
В микроконтроллерах вариация напряжения заменяется шитротно-импульсной модуляцией.

Слайд #39

Чему Вы сегодня научились?
Использовать функцию analogWrite при программировании выходного сигнала
на пинах с широтно-импульсной модуляцией.

Слайд #40

Домашнее задание
Понаблюдайте за светофором на Вашем пути.
Определите алгоритм зажигания сигналов
для пешеходов и для водителей.
Найдите взаимосвязь в этих сигналах.

Слайд #41

Сигналы светофора