Arduino. Operasi input-output analog, berfungsi dengan bunyi. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Pereka amatur radio

Komen artikel

Walaupun operasi input-output digital membolehkan menyelesaikan pelbagai masalah, kehadiran penukar analog-ke-digital (ADC) terbina dalam dalam mikropengawal papan Arduino dan keupayaan untuk mengeluarkan isyarat analog menggunakan modulasi lebar denyut ( PWM) memastikan berfungsi dengan penderia analog dan semua jenis penggerak, mempengaruhi objek mengikut kadar isyarat kawalan.

Tegasnya, dalam mod output, semua talian port Arduino hanya boleh menghantar isyarat diskret yang hanya mempunyai dua keadaan. Tetapi mikropengawal mampu mengubah keadaan ini dengan cepat, menghasilkan denyutan segi empat tepat. Jika denyutan ini digunakan pada mana-mana peranti yang mempunyai sifat inersia, maka ia akan mula berkelakuan seolah-olah voltan yang dibekalkan kepadanya adalah malar, sama dengan nilai purata nadi, dan berubah dengan lancar, dan bukan dalam lompatan antara tinggi dan rendah. peringkat logik.

Dalam mod PWM, port menjana isyarat nadi frekuensi malar dan kitaran tugas berubah (ini ialah nisbah tempoh pengulangan nadi kepada tempohnya). Selalunya, bukannya kitaran tugas, mereka beroperasi dengan nilai songsangnya - kitaran tugas, yang boleh diubah daripada 0 (tiada denyutan) kepada 100% (nadi mengikuti, bergabung, tanpa jeda). Oleh itu, walaupun pada bila-bila masa tertentu voltan keluaran sepadan dengan tahap logik tinggi atau rendah, nilai puratanya adalah berkadar dengan kitaran tugas. Jika anda menyambungkan multimeter biasa ke output ini, ia akan menunjukkan nilai ini (sudah tentu, jika frekuensi nadi cukup tinggi).

Dalam Arduino UNO, output D3, D5, D6, D9, D10 dan D11 boleh beroperasi dalam mod PWM. Mereka biasanya ditandakan di papan tulis dengan tanda "~" atau singkatan "PWM". Perlu diingatkan bahawa papan Arduino pengubahsuaian lain mungkin mempunyai lebih kurang output sedemikian.

Dalam kes paling mudah, PWM boleh digunakan untuk mengawal kecerahan LED. Peranti ini boleh dikatakan bebas inersia, tetapi penglihatan manusia mempunyai inersia yang mencukupi sehingga urutan kelipan LED pantas dianggap sebagai cahaya berterusan dengan kecerahan bergantung pada faktor isian.

Output diskret yang mampu menjana PWM dikonfigurasikan untuk menggunakan mod ini secara lalai, jadi tidak perlu memanggil fungsi pinMode() untuk mengendalikannya dalam mod ini. Untuk menetapkan kitaran tugas isyarat PWM, terdapat fungsi standard analogWrite(N, M), di mana N ialah nombor pin, M ialah nombor yang berkadar dengan kitaran tugas yang diperlukan. Ia mesti terletak dalam julat dari 0 hingga 255, dengan 0 sepadan dengan kitaran tugas sifar (paras rendah malar pada output), 255 - 100% kitaran tugas (tahap tinggi malar pada output). Gambar rajah pemasaan voltan keluaran pada nilai tertentu M dan, dengan itu, kitaran tugas litar pintas ditunjukkan dalam Rajah. 1.

nasi. 1. Gambar rajah pemasaan voltan keluaran

Sebagai contoh, pertimbangkan yang diberikan dalam jadual. 1 program yang secara beransur-ansur meningkatkan kecerahan LED yang disambungkan ke output digital D9, dan kemudian mengurangkannya secara beransur-ansur. Ia adalah berdasarkan contoh standard3.AnalogFading yang disertakan dengan IDE Arduino. Penghitungan nilai kitaran tugas nadi dilaksanakan di sini menggunakan pengendali gelung untuk yang telah dibincangkan dalam [1].

Jadual 1.

Untuk menerima isyarat analog daripada peranti luaran dalam Arduino, input A0-A5 bertujuan, yang secara lalai ditetapkan kepada keadaan yang diperlukan untuk ini, jadi tiada permulaan tambahan diperlukan. ADC terbina dalam Arduino UNO menjana kod binari 10-bit dan menukar voltan input, yang terletak dalam julat dari 0 hingga +5 V, kepada integer dari 0 hingga 1023 (210-1).

Untuk membaca hasil penukaran, gunakan fungsi analogRead(N), dengan N ialah nombor input analog.

Anda boleh menyambungkan pelbagai penderia kepada input analog Arduino, voltan keluaran yang berkadar dengan nilai yang diukur (perintang pembolehubah, termistor, photoresistor, dll.). Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa hanya voltan dari 0 hingga +5 V boleh dibekalkan kepada input analog. Jika voltan keluaran sensor terletak dalam julat yang berbeza atau mempunyai kekutuban negatif, isyarat mesti diletakkan terlebih dahulu dalam lingkungan yang ditentukan. julat. Input analog ditinjau pada kadar kurang daripada 10 kHz [2], yang mungkin tidak mencukupi untuk menganalisis beberapa isyarat yang berubah dengan pantas.

Kehadiran input analog membolehkan anda menukar Arduino menjadi voltmeter digital mudah yang mengukur voltan DC dari 0 hingga +5 V dan menghantar hasil pengukuran ke komputer. Untuk melakukan ini, hanya muatkan program yang diberikan dalam jadual ke dalam Arduino. 2.

Jadual 2

Sila ambil perhatian bahawa dalam program rujukan voltan ADC Uref (dalam milivolt) dan faktor penukaran kod keluaran ADC kepada voltan Ku dinyatakan sebagai pemalar. Nilai pekali dikira dengan membahagikan voltan rujukan yang diberikan dengan 1023. Pekali biasanya pecahan, jadi pemalar Ki adalah jenis apungan (nombor titik terapung). Pemalar Uref mempunyai jenis yang sama untuk mengira pekali dengan betul. Oleh kerana bahagian kanan formula hanya mengandungi pemalar, pekali tidak dikira oleh mikropengawal semasa melaksanakan program, tetapi oleh pengkompil itu sendiri pada peringkat terjemahannya.

Semua ini membolehkan anda meningkatkan ketepatan voltmeter dengan mengukur dengan multimeter nilai tepat voltan rujukan pada pin Uref papan Arduino dan menulisnya ke dalam program, memberikannya kepada pemalar Uref. Anda boleh membaca tentang cara lain untuk meningkatkan ketepatan penukaran analog-ke-digital dalam [3, 4].

Apabila program yang dimaksudkan sedang berjalan, LED TX pada papan berkelip, menunjukkan bahawa maklumat sedang dipindahkan melalui port bersiri. LED RX tidak menyala kerana komputer tidak menghantar apa-apa kembali. Terminal IDE Arduino terbina dalam memaparkan maklumat yang diterima (Rajah 2) - hasil pengukuran voltan bateri galvanik 3332.

nasi. 2. Tetingkap program

Arduino boleh memberikan bukan sahaja cahaya, tetapi juga isyarat bunyi. Untuk melakukan ini, anda perlu menyambungkan pemancar bunyi piezo, contohnya ZP-1, ke salah satu outputnya (Rajah 3).

nasi. 3. Menyambung pemancar bunyi piezo

Untuk bekerja dengan bunyi, fungsi khas disediakan: nada(N, F, T), di mana N ialah nombor pin di mana denyutan segi empat tepat akan dijana; F - frekuensi bunyi, Hz; T - tempoh bunyi, ms. Parameter terakhir adalah pilihan. Jika tiada, bunyi akan berterusan. Untuk mematikannya, fungsi noTone(N) disediakan.

Sudah tentu, pemancar bunyi piezoceramic hampir tidak boleh dipanggil peranti main balik berkualiti tinggi, dan isyarat yang dihasilkan oleh mikropengawal mempunyai bentuk segi empat tepat, bagaimanapun, penggunaan fungsi ini membolehkan anda memainkan melodi mudah. Satu contoh diberikan dalam jadual. 3. Ini adalah contoh program yang diubah suai sedikit 02.Digital oneMelody, termasuk dalam IDE Arduino. Memandangkan adalah menyusahkan untuk menetapkan kekerapan setiap nota melodi secara manual, fail pitches.h dilampirkan pada program dalam pengepalanya menggunakan arahan #include. Operasi ini bersamaan dengan memasukkan teks penuh fail ini dalam program. Dalam kes ini, ia mengandungi senarai nama nota yang boleh dimainkan dan frekuensinya.

Jadual 3

Pemancar bunyi mesti disambungkan ke output D8.

Untuk atur cara, melodi ialah jujukan pemalar daripada jenis yang sama (nilai frekuensi), yang digabungkan dengan mudah menjadi tatasusunan - senarai bernombor unsur-unsur jenis yang sama. Apabila mengisytiharkan tatasusunan, anda mesti menyenaraikan semua elemennya atau menunjukkan jumlah bilangannya. Sila ambil perhatian bahawa penomboran elemen tatasusunan sentiasa bermula dari sifar.

Dalam contoh yang sedang dipertimbangkan, dua tatasusunan digunakan: melodi int[] mengandungi nama not melodi, Tempoh nota int[] - tempohnya dalam milisaat. Untuk merujuk kepada elemen tatasusunan, nyatakan namanya dengan nombor siri yang disertakan dalam kurungan segi empat sama. Untuk dapat menukar bilangan not dalam melodi dengan mudah, ia dikira menggunakan fungsi sizeof(V), yang mengembalikan bilangan bait yang diduduki oleh hujahnya (pembolehubah atau tatasusunan daripadanya) dalam memori mikropengawal. Dalam kes ini, tatasusunan melodi menduduki 16 bait, dan panjang elemen intnya ialah dua bait. Oleh itu, pembolehubah Nota menerima nilai 8 dan ini ialah berapa kali badan gelung for akan diulang, satu demi satu memainkan not.

Jika anda menambah lebih daripada satu nota pada tatasusunan melodi[], nilai Nota akan berubah dengan sewajarnya. Anda hanya perlu ingat untuk menambah tatasusunan noteDurations[] dengan tempoh nota ini.

Memandangkan melodi dilaksanakan sekali sahaja, semua operasi yang diperlukan diletakkan di dalam fungsi setup().

Untuk melaksanakan semula, anda perlu menetapkan semula mikropengawal kepada keadaan asalnya dengan menekan butang RESET yang terletak pada papan Arduino

Program untuk Arduino yang dibincangkan dalam artikel boleh dimuat turun dari ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/09/aninout.zip.

Kesusasteraan

1. Lekomtsev D. Arduino. Operasi input/output digital. - Radio, 2016, No. 8, hlm. 51-54.
2. Pengukuran analog dengan Arduino. - URL: robotosha.ru/arduino/analog-measurements-arduino.html.
3. Rujukan Bahasa Arduino. I/O Analog - Rujukan analog(). - URL: arduino.cc/en/Reference/AnalogReference.
4. fungsi analogReference(). - URL: arduino.ru/Reference/AnalogReference.

Pengarang: D. Lekomtsev

Lihat artikel lain bahagian Pereka amatur radio.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Kandungan alkohol bir hangat 07.05.2024

Bir, sebagai salah satu minuman beralkohol yang paling biasa, mempunyai rasa uniknya sendiri, yang boleh berubah bergantung pada suhu penggunaan. Satu kajian baru oleh pasukan saintis antarabangsa telah mendapati bahawa suhu bir mempunyai kesan yang ketara terhadap persepsi rasa alkohol. Kajian yang diketuai oleh saintis bahan Lei Jiang, mendapati bahawa pada suhu yang berbeza, molekul etanol dan air membentuk pelbagai jenis kelompok, yang mempengaruhi persepsi rasa alkohol. Pada suhu rendah, lebih banyak gugusan seperti piramid terbentuk, yang mengurangkan kepedasan rasa "etanol" dan menjadikan rasa minuman kurang alkohol. Sebaliknya, apabila suhu meningkat, gugusan menjadi lebih seperti rantai, menghasilkan rasa alkohol yang lebih ketara. Ini menjelaskan mengapa rasa beberapa minuman beralkohol, seperti baijiu, boleh berubah bergantung pada suhu. Data yang diperoleh membuka prospek baharu bagi pengeluar minuman, ...>>

Faktor risiko utama untuk ketagihan perjudian 07.05.2024

Permainan komputer menjadi satu bentuk hiburan yang semakin popular di kalangan remaja, tetapi risiko ketagihan permainan yang berkaitan masih menjadi masalah yang ketara. Para saintis Amerika menjalankan kajian untuk menentukan faktor utama yang menyumbang kepada ketagihan ini dan menawarkan cadangan untuk pencegahannya. Sepanjang enam tahun, 385 remaja telah diikuti untuk mengetahui faktor yang boleh menyebabkan mereka ketagihan perjudian. Keputusan menunjukkan bahawa 90% peserta kajian tidak berisiko mengalami ketagihan, manakala 10% menjadi penagih judi. Ternyata faktor utama dalam permulaan ketagihan perjudian adalah tahap tingkah laku prososial yang rendah. Remaja dengan tahap tingkah laku prososial yang rendah tidak menunjukkan minat terhadap bantuan dan sokongan orang lain, yang boleh menyebabkan kehilangan hubungan dengan dunia sebenar dan pergantungan yang semakin mendalam pada realiti maya yang ditawarkan oleh permainan komputer. Berdasarkan keputusan ini, saintis ...>>

Kebisingan lalu lintas melambatkan pertumbuhan anak ayam 06.05.2024

Bunyi yang mengelilingi kita di bandar moden semakin menusuk. Walau bagaimanapun, sedikit orang berfikir tentang bagaimana bunyi ini menjejaskan dunia haiwan, terutamanya makhluk halus seperti anak ayam yang belum menetas dari telur mereka. Penyelidikan baru-baru ini menjelaskan isu ini, menunjukkan akibat yang serius untuk pembangunan dan kelangsungan hidup mereka. Para saintis telah mendapati bahawa pendedahan anak ayam zebra diamondback kepada bunyi lalu lintas boleh menyebabkan gangguan serius kepada perkembangan mereka. Eksperimen telah menunjukkan bahawa pencemaran bunyi boleh melambatkan penetasan mereka dengan ketara, dan anak ayam yang muncul menghadapi beberapa masalah yang menggalakkan kesihatan. Para penyelidik juga mendapati bahawa kesan negatif pencemaran bunyi meluas ke dalam burung dewasa. Mengurangkan peluang pembiakan dan mengurangkan kesuburan menunjukkan kesan jangka panjang bunyi lalu lintas terhadap hidupan liar. Hasil kajian menyerlahkan keperluan ...>>

Berita rawak daripada Arkib BlueNRG-1 ialah penyelesaian Bluetooth Tenaga Rendah cip tunggal baharu 31.07.2016 Sistem-pada-cip BlueNRG-1 daripada STMicroelectronics membolehkan anda mencipta peranti lengkap berdasarkan satu cip dengan sokongan untuk teknologi Bluetooh Low Energy. Cip adalah kuasa yang sangat rendah dan menawarkan 100kB memori Flash untuk aplikasi pengguna yang berjalan pada teras Cortex-M0 kuasa rendah. BlueNRG-1 direka untuk pasaran tenaga rendah Bluetooth yang semakin berkembang, termasuk runcit, boleh pakai, peranti rumah pintar dan aplikasi automotif, perindustrian dan perubatan. Sokongan untuk spesifikasi Bluetooth Low Energy terbaru ver 4.2 memastikan keselamatan dan privasi data lanjutan. Keupayaan BlueNRG-1 untuk beralih dengan cepat antara mod penjimatan kuasa dan aktif memanjangkan hayat bateri dari bulan ke tahun. Di samping itu, kuasa output cip telah ditingkatkan kepada +8dBm untuk memastikan komunikasi yang jelas dan boleh dipercayai walaupun terdapat banyak gangguan dalam jalur 2,4GHz. Ciri BlueNRG-1 baharu termasuk input mikrofon digital khusus yang memudahkan sokongan dan operasi aplikasi suara dalam suhu sehingga 105°C, yang penting untuk aplikasi seperti pencahayaan pintar dan elektronik automotif. BlueNRG-1 akan tersedia dalam dua jenis pakej - 5mm x 5mm QFN-32 (BlueNRG-132) dan 2,7mm x 2,6mm WLCSP-34 (BlueNRG-134). Ciri-ciri BlueNRG-1: Sistem pada cip 32MHz ARM Cortex-M0 SoC; Memori: 160 kB Denyar dan 24 kB RAM; Bekerja dalam mod Master dan Slave; Bajet pautan radio sehingga 96 dB; Bacaan RSSI yang tepat untuk pengurusan kuasa; Cepat bangun dan tidur; Balun untuk mengurangkan bilangan komponen LC; ADC 10-bit, SPI, 2 x I2C, UART dan sehingga 15 GPIO; Penukar dolar DC/DC terbina dalam; Penggunaan arus maksimum 8,2 mA (@ 0 dBm, 3.0 V); 1uA semasa dalam mod tidur (timbunan BLE aktif); Voltan kendalian dari 1,7 hingga 3,6 V. Teknologi Tenaga Rendah Bluetooth sesuai untuk penderia pintar bateri, suar kedudukan dalaman, sistem kemasukan tanpa kunci, alat kawalan jauh dan penjejak kenderaan. Penghantaran produk IoT Tenaga Rendah Bluetooth dijangka meningkat sebanyak 34% menjelang 2021 untuk mencapai 1,4 bilion unit (menurut ABI Research). Penembusan teknologi BLE untuk Internet of Things difasilitasi oleh penggunaan meluas tablet dan telefon pintar berdaya BLE, yang menyediakan antara muka pengguna yang mudah untuk berinteraksi dengan peranti Bluetooth tenaga rendah.

Berita menarik lain:

▪ Pemacu Keras WD Ungu 6TB

▪ Permainan sukan yang paling menarik

▪ Pemusnah elektrik masa depan

▪ Sisa-sisa plankton akan menceritakan tentang iklim purba

▪ Neuron organik buatan

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak untuk amatur radio permulaan. Pemilihan artikel

▪ Perkara Undang-undang sivil. Bahagian II. katil bayi

▪ artikel Bilakah lonceng angin pertama kali dibuat? Jawapan terperinci

▪ pasal Pemandu kren. Arahan standard mengenai perlindungan buruh

▪ artikel Kesan arus elektrik kepada seseorang. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ artikel Surround Headphones. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web

www.diagram.com.ua
2000-2024