===== Эксперимент 17. Индикатор уровня ===== 

В технике часто применяются индикаторы уровней на светодиодной шкале. Например в звукозаписывающем оборудовании, как индикаторы уровня громкости динамиков или микрофона. Давайте тоже соберем такой индикатор.

В левой части платы конструктора имеется 6 светодиодов подходящих по цвету для использования в качестве шкалы. Когда уровень сигнала в пределах нормы, он отображается зеленым, когда он достаточно высокий — желтым, а при перегрузке загорается красный.

Подключим все 6 светодиодов к микроконтроллеру.
==== Схема эксперимента ====

{{ :products:esp-iot:exp7.4.2.png?nolink |}}
//Рисунок 1. Электрическая принципиальная схема эксперимента//

{{ :products:esp-iot:exp7.4.1.png?direct&600 |}}
//Рисунок 2. Монтажная схема эксперимента//

==== Программный код эксперимента ====

<file python Exp17.py[enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="1"]>
from machine import Pin
_init()

ledPins = [5,12,13,14,15,16]
leds = []

for pinNum in ledPins:
    leds.append(Pin(pinNum, Pin.OUT))

adc = machine.ADC(0)

def ledOff():
    for led in leds:
        led.off()

def ledOn(count):
    for i in range(count):
        led = leds[i]
        led.on()

while True:
    value = adc.read()
    ledOff()

    if value in range(0,170):
        ledOn(1)
    elif value in range(171,340):
        ledOn(2)
    elif value in range(341,510):
        ledOn(3)
    elif value in range(511,680):
        ledOn(4)
    elif value in range(681,850):
        ledOn(5)
    elif value in range(851,1023):
        ledOn(6)
</file>

В коде программы много нового. Давайте разбираться.

<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="4"]>
ledPins = [5,12,13,14,15,16]
</code>

==== Массивы ====
Ранее мы уже много раз сталкивались с //переменными//. Это был некий контейнер для хранения какого либо значения или объекта. Например, мы записывали номер пина в переменную. Теперь настала пора познакомиться с //массивами//. Массив, это тоже контейнер, как и переменная, но он может хранить не одно значение, а много. Если переменную можно было представить как коробку, в которую можно что-то положить, то переменная, это полка шкафа, на которую можно поставить несколько коробок со значениями.

{{ :products:esp-iot:array.png?nolink |}}

В строке 4 мы объявили массив ''ledPins'' с помощью прямоугольных скобок и сразу записали в него 6 значений. Эти значения номера выводов, к которым подключены светодиоды. Важным свойством массива является то, что каждый элемент имеет свой номер. Номера элементов массива начинаются с 0. Так если в массиве 3 элемента, то у них будут номера 0, 1 и 2. Эти номера нам будут нужны потом для обращения к конкретным элементам массива для чтения или записи значений в них.

Аналогично объявляем массив для будущих объектов ''Pin'', но этот массив пока будет пустым
<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="5"]>
leds = []
</code>

Настало время создать объекты ''Pin'' и записать их в массив ''leds''
<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="7"]>
for pinNum in ledPins:
    leds.append(Pin(pinNum, Pin.OUT))
</code>
Мы уже знакомы с циклом ''for'', он нужен для перебора всех значений списка. В данном случае он перебирает все значения массива ''ledPins'', в котором записаны номера выводов. Эти номера поочередно присваиваются переменной ''pinNum'' и исполняется тело цикла.

<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="8"]>
    leds.append(Pin(pinNum, Pin.OUT))
</code>

''Pin(pinNum, Pin.OUT)'' мы уже использовали много раз - это выражение создает объект ''Pin'' для заданного номера вывода и настраивает его как выход. Полученный таким образом объект ''Pin'' добавляется в массив ''leds'' с помощью оператора ''append''.

После исполнения этого цикла в массиве ''leds'' окажутся 6 объектов ''Pin'' для выводов в соответствующем порядке.

Создаем объект АЦП
<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="10"]>
adc = machine.ADC(0)
</code>

Объявляем подпрограмму ''ledOff()''

<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="12"]>
def ledOff():
    for led in leds:
        led.off()
</code>

Эта функция гасит все светодиоды. Она поочередно перебирает все светодиоды и выключает их.

Объявляем функцию ''ledOn()''
<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="16"]>
    for i in range(count):
        led = leds[i]
        led.on()
</code>
Она нужна для включения нужного количества светодиодов подряд. В качестве параметра она принимает количество светодиодов для включения. Оператор ''range'' создает нужную последовательность чисел. Если нужно включить 3 светодиода, он генерирует последовательность чисел 0, 1, 2. Цикл ''for'' перебирает эту последовательность и каждое число из последовательности записывает в переменную ''i''.

Отлично, теперь у нас есть понимание, что нужно зажечь, например, первый, второй и третий светодиод. Но как а ним обратиться? Объекты светодиодов записаны в массив ''leds'' и лежат в нем под своими номерами, начиная с 0. Номер элемента массива называется //индексом//. Обратимся к элементам массива по индексам. Именно это и происходит в строке 18. Мы берем i-ый элемент массива, то есть i-ый светодиод, записываем его в переменную led
<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="18"]>
        led = leds[i]
</code>

И, когда нужный объект светодиода в переменной, включаем его привычным способом
<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="19"]>
        led.on()
</code>

Теперь у нас есть 2 функции ''ledOff'', которая гасит все светодиоды и ''ledOn'', которая включает нужное число светодиодов начиная с первого. Осталось воспользоваться этими функциями для создания светодиодной шкалы.

<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="19"]>
while True:
    value = adc.read()
    ledOff()
 
    if value in range(0,170):
        ledOn(1)
    elif value in range(171,340):
        ledOn(2)
    elif value in range(341,510):
        ledOn(3)
    elif value in range(511,680):
        ledOn(4)
    elif value in range(681,850):
        ledOn(5)
    elif value in range(851,1023):
        ledOn(6)
</code>

Здесь все просто. Мы считываем значение напряжения с помощью АЦП, выключаем все светодиоды и анализируем сколько светодиодов нужно зажечь. Мы помним, что при 0 вольт результатом преобразования АЦП является 0, а при напряжении питания — 1023. Разобьем этот диапазон на 6 одинаковых интервалов.

Если сигнал в интервале от 0 до 170, то мы должны включить 1 светодиод. Если сигнал в интервале от 171 до 340 — зажигаем 2 светодиода и т.д. С помощью оператора ''in'' проверяется попадание переменной в указанный интервал. Если это так, то выражение истинно и оператор ''if'' выполняет код для соответствующего условия.

==== Дополнительное задание ====
<WRAP center round tip 60%>
  * Попробуй изменить интервалы, чтобы добиться более резкого или плавного роста показаний шкалы
  * Измени 1 строку в программе, чтобы светодиодная шкала начинала светиться не снизу-вверх, а наоборот
</WRAP>