Функции. Урок 3. Ардуино

Привет. Сегодня поговорим про организацию своей функции в языке программирования ардуино.

В предыдущих статьях мы писали код непосредственно в две управляющие функции программы. На этот раз посмотрим как можно организовать код более удобным способом.

В прошлый раз мы рассматривали программу устранения дребезга кнопки. Если вы уже забыли или пропустили предыдущую статью, пожалуйста, посмотрите её.

Дребезг кнопки. Урок 2.3. Ардуино

Теперь попробуем изменить программу таким образом, чтобы выделить код отвечающий за устранение дребезга в отдельную функцию. Мы будем использовать эту функцию в будущем, и будет намного удобнее просто копировать уже написанный код в новую программу.

Кроме того используем старые наработки из предыдущих статей. А также подключим к ардуино несколько светодиодов и будем управлять всеми с помощью одной кнопки.

Чтобы выполнить этот урок нам понадобятся.

• Ардуино UNO
• Макетная плата
• Перемычки
• 4 Резистора номиналом 220 Ом
• Резистор номиналом 10 кОм
• Кнопка
• 4 Светодиода 5 мм
• Кабель USB

Функции

Мы уже встречались с функциями. Поэтому разобраться с этим будет довольно просто. В предыдущих проектах мы использовали функции delay(), millis(), pinMode(), digitalWrite(), setup() и loop().

Функция — это часть программы, которая выполняет определенные действия и предоставляет результат своей работы. У функций должно быть имя, чтобы к ним можно было обратиться. Функции могут принимать какие-то значения из основной части программы. И вызывать другие функции.

Давайте напишем простую функцию для примера.

int plus(int a, int b){
  return a+b;
}

Мы создали функцию plus(). Она получает на вход две переменные типа int и возвращает их сумму. Если мы присвоим другой переменной значение этой функции, то получим результат сложения.

int sum = plus(5,2); // sum = 7

Таким образом можно организовать любой код внутри программы с помощью функций. Но делать это лучше так, чтобы логика выполнения программы становилась более понятной. Часто в функции пишут код который должен выполняться в программе несколько раз. Тогда вы сможете просто вызвать функцию в нужный момент, передать ей необходимые значения и получить результат. А не писать одинаковый код в разных частях программы.

Теперь перейдем к нашей программе. Сегодня мы хотим подключить к ардуино несколько светодиодов, объединив их в массив. И управлять ими с помощью кнопки, устраняя дребезг. И составить программу из наших собственных функций.

Сначала соберем схему на макетной плате.

Аноды светодиодов подключаем к пинам на плате ардуино, используем 5,7,9 и 11 пины. Катоды светодиодов подключаем к земле через резисторы 220 Ом.

Кнопку подключаем ко 2 пину на ардуино с одной стороны. А также к шине 5 вольт и к земле через резистор 10 кОм.

Программа

Мы больше не будем использовать 13 пин и диод на плате, поэтому уберем связанные с ним переменные из кода. Но добавим массив пинов для светодиодов и счетчик.

const int buttonPin = 2;

int buttonState;            
int lastButtonState = LOW;

unsigned long lastDebounceTime = 0;  
unsigned long debounceDelay = 50;

int leds[] = {5, 7, 9, 11, 13};
int i = 0;

В массиве есть элемент 13. Однако мы не будем подключать к нему диод, а будем использовать его для флага, что все светодиоды нужно выключить.

В функции setup() настроим пины на ввод и вывод.

void setup() {
  pinMode(buttonPin, INPUT);
  
  pinMode(leds[0], OUTPUT);
  pinMode(leds[1], OUTPUT);
  pinMode(leds[2], OUTPUT);
  pinMode(leds[3], OUTPUT);
}

Теперь реорганизуем код устраняющий дребезг кнопки. Мы должны передать в функцию состояние кнопки в текущий момент и получить в ответ обработанное нажатие на кнопку, если оно было.

Кроме того упростим функцию. Избавимся от подсчета миллисекунд, а просто сделаем задержку между считыванием состояния кнопки.

boolean debounce(boolean last){
  boolean current = digitalRead(buttonPin);
  
  if (last != current){
    delay(50);
    current = digitalRead(buttonPin);
    return current;
  }
}

В основном цикле будем вызывать функцию debounce() и передавать в нее предыдущее значение кнопки. И если значения отличаются, а текущее значение = HIGH, то есть кнопка была нажата, вызываем другую функцию ledON().

void loop(){
  buttonState = debounce(lastButtonState);
  	if (lastButtonState == LOW && buttonState == HIGH){
      	  ledON();
  	}
  lastButtonState = buttonState;
}

Функция ledON() хранит текущее значение переменной счетчика i. И включает соответствующий светодиод из массива. Но до того, как включить нужный диод, функция выключает все. Если i = 4, это значение 13 в массиве, мы выключаем все диоды. А следующим нажатием, i = 5, сбрасываем счетчик на 0.

boolean ledON(){
  for( int j=0; j <= 5; j++){
      digitalWrite(leds[j], LOW);
  }
  if( i == 5 ){i = 0;}
  if(i != 4){
      digitalWrite(leds[i], HIGH);
  }
  i++;
}

Полный текст программы

const int buttonPin=2;

boolean lastButtonState = LOW;
boolean buttonState = LOW;

int leds[] = {5, 7, 9, 11, 13};
int i = 0;

void setup(){
  pinMode (buttonPin , INPUT);
  
  pinMode(leds[0], OUTPUT);
  pinMode(leds[1], OUTPUT);
  pinMode(leds[2], OUTPUT);
  pinMode(leds[3], OUTPUT);  
  
}

boolean ledON(){
  
  for( int j=0; j <= 5; j++){
      digitalWrite(leds[j], LOW);
  }
  if( i == 5 ){i = 0;}
  if(i != 4){
      digitalWrite(leds[i], HIGH);
  }
  i++;

}

boolean debounce(boolean last){
  
	boolean current = digitalRead(buttonPin );
  
	if (last != current){
        delay(5);
        current = digitalRead(buttonPin );
        return current;
	}
}

void loop(){
  buttonState = debounce(lastButtonState);
  	if (lastButtonState == LOW && buttonState == HIGH){
      	
      	ledON();
  	}
  lastButtonState = buttonState;
}

Заключение

В этом уроке мы рассмотрели использование собственной функции в ардуино. И собрали схему управления многими светодиодами с использованием кнопки с функцией подавления дребезга. Схемы и код программ становятся все сложнее, но намного интереснее. В следующий раз мы рассмотрим еще одну очень важную тему работы с ардуино — широтно-импульсную модуляцию.