Цифровая электроника для начинающих

Множество современных датчиков имеют цифровые интерфейсы, но за счет своей простоты и дешевизны, аналоговые датчики тоже весьма широко используются.

Самостоятельная работа #2: подключить к Arduino термистор, вывести значения принимаемые от analogRead в последовательный порт, что позволит просматривать их на компьютере. Погружая термистор в лед или кипяток, построить график зависимости значений от температуры. В следующих главах мы рассмотрим подключение ЖК-экрана, что позволит нам на этом принципе сделать термометр.

2.6 Вывод звука

Мы уже подключали светодиод к Arduino. Практически тем же способом можно подключить к Arduino пьезодинамик, что позволит нам создавать несложные звуки.

Пьезодинамик подключается к выводу Arduino примерно также, как и светодиод, через ограничительный резистор сопротивлением 100-200 Ом.

Для вывода звука используется функция tone, которая имеет два параметра - номер вывода и частоту звука. Для отключения звука есть функция со схожим названием noTone.

Простейший код, в котором Arduino будет издавать (весьма противные) звуки каждую секунду, выглядит так:

const int buzzer = 8; // arduino pin 8

void setup(){

pinMode(buzzer, OUTPUT);

}

void loop() {

tone(buzzer, 1000);       // 1000Гц = 1КГц

delay(1000);       // 1с

noTone(buzzer);       // стоп

delay(1000);       // пауза 1с

}

Кстати, в продаже бывают и так называемые “активные пьезодинамики” (active buzzer). Они имеют 3 входа, один из которых +5В, а второй управляющий.

Использование такого динамика проще - частоту можно не задавать, достаточно просто установить в “1” соответствующий вывод. Для этого достаточно заменить функцию tone(buzzer, 1000); на digitalWrite(buzzer, HIGH); и функцию noTone(buzzer); на digitalWrite(buzzer, LOW). Такой динамик обычно громче, но отсутствие возможности смены частоты звука может быть недостатком.

Самостоятельная работа #1: С помощью пьезодинамика воспроизвести гамму или несложную мелодию, воспользовавшись таблицей частот нот в герцах.

До

262

Соль

392

Ре

294

Ля

440

Ми

330

Си

494

Фа

349

До

523

Самостоятельная работа #2: Дополнить таймер из предыдущей главы возможностью вывода звука при окончании интервала. Для этого заменить функцию delay функцией воспроизведения соответствующего тона.

2.7 Подключаем датчик температуры DS1820

Мы уже упоминали термистор - резистор, сопротивление которого зависит от температуры, однако его точность весьма невелика. Большую точность можно получить с помощью цифрового датчика DS1820 - данные от него передаются в цифровой форме. Это не только точнее, но и удобнее - не нужно пересчитывать данные с помощью коэффициентов или таблиц, мы сразу имеем готовую величину, которую можно использовать в коде программы.

В отличие от рассмотренных выше аналоговых устройств, DS1820 “общается” с контроллером в цифровой форме, посылая данные в уже готовом, двоичном формате. Для этого используется специальный формат передачи, названный 1Wire, таким способом можно даже подключить несколько устройств к одному проводу.

Сам протокол связи достаточно сложный, но к счастью для нас, его поддержка уже добавлена в библиотеки для Arduino, почти ничего для этого делать не нужно.

Для установки библиотеки достаточно скачать библиотеку с сайта https://github.com/milesburton/Arduino-Temperature-Control-Library и установить ее в папку “Мои документы\Arduino\libraries” (для этого достаточно создать новую папку по этому адресу и скопировать файлы туда).

Сам датчик DS1820 имеет весьма много функций, например возможность установки верхнего и нижнего порога срабатываний. Простейший код подключения датчика для Arduino с выводом информации в serial port, выглядит так:

#include

#include

// Номер порта для подключения датчика

int portPin = 2;

OneWire oneWire(portPin);

DallasTemperature sensors(&oneWire);

void setup(void)

{

// Открытие порта

Serial.begin(9600);

Serial.println("DS1820");

// Запуск датчика

sensors.begin();

}

void loop(void)

{

// Запрос температуры

sensors.requestTemperatures();

float tempInC = sensors.getTempCByIndex(0);

// Вывод в порт (опционально)

Serial.print("T = ");

Serial.println(tempInC, 2);

Serial.println();

delay(5000);

}

Как можно видеть, мы сначала запрашиваем данные с помощью функции requestTemperatures, затем читаем полученные данные с помощью getTempCByIndex(0). Цифра 0 здесь, это номер датчика, как было сказано выше, их может быть несколько. Вывод в порт используется лишь для удобства просмотра результатов.

Сам DS1820 имеет небольшой размер, и по форме напоминает транзистор.

Впрочем, они также продаются и в виде выносных датчиков в водонепроницаемом корпусе, что позволяет использовать DS1820 для измерения температуры в удаленных местах.

Такой датчик можно использовать, например, для измерения температуры за окном. Диапазон измеряемых температур составляет от -55 до 125°C, что будет достаточно даже в случае глобального потепления или похолодания.

Подключение датчика к Arduino весьма просто: