Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

--- products:aruno:exp7 [2020/05/27 14:16] – alexnik
+++ products:aruno:exp7 [2020/08/28 11:46] (текущий) – alexnik
@@ Строка 1: / Строка 1: @@
-===== Эксперимент 7. Аппаратный ШИМ =====
+===== Эксперимент 7. Регулирование яркости светодиода =====
+Для вывода данных традиционно применяется двоичная система с применением логических значений 0 и 1. Но не всегда схемотехнику необходимо значение нуля или единицы.\\
+Среди цифровых пинов контроллера выделяются несколько со знаком ''~'', данные пины поддерживают сигнал ШИМ (PWM), то есть можно создать сигнал который имеет определенное напряжение и продолжительность.\\
+Контроллер поддерживает восьмибитную ШИМ, что позволяет выбрать переменную в диапазоне значений от 0 до 256.\\
+Давайте посмотрим это на практике, на примере плавного включения и выключения светодиода, подключенному к 3 пину.
+==== Схема эксперимента ====
+{{ :products:ardu:exp07.1.png?nolink&400 |}}
-==== Схема эксперимента ====
-{{ :products:esp-iot:hwpwmschematic.png?nolink |}}
 //Рисунок 1. Электрическая принципиальная схема эксперимента//
-{{ :products:esp-iot:hwpwm.png?direct&600 |}}
+{{ :products:ardu:exp07.png?direct&600 |}}
 //Рисунок 2. Монтажная схема эксперимента//
-Единственным отличием этой схемы, от предыдущей, является то, что светодиод мы подключили к другому выводу микроконтроллера, к выводу 15. Дело в том, что периферийные устройства подключаются только к определенным ножкам из-за аппаратных особенностей реализации микросхемы. И на 16 выводе аппаратный ШИМ не возможен.
 ==== Программный код эксперимента ====
-<file python Exp8.py[enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="1"]>
+<file cpp Exp7[enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="1"]>
-from machine import Pin, PWM
+//объявляем константу с номером пина для светодиода
-import time
+const int Led = 3;
-_init()
-LedPin = 15
+void setup() {
+  pinMode(Led, OUTPUT); // инициализируем пин как выход
-led = Pin(LedPin, Pin.OUT)
+ }
-pwmLed = PWM(led)
-pwmLed.freq(200)
+void loop() {
+  // создаем цикл, где яркость (brightness) изначально равна 0, и с каждым шагом увеличивается на 1 единицу
-while True:
+  for (int brightness = 0; brightness < 255; brightness ++) {
-    pwmLed.duty(200)
+     analogWrite(Led, brightness);  // формируем сигнал ШИМ на пине
-    time.sleep(1)
+     delay(5); // создаем задержку 5 миллисекунд
-    pwmLed.duty(1023)
+   }
-    time.sleep(1)
+  // теперь производим уменьшение значения переменной (уменьшаем яркость)
+  for (int brightness = 255; brightness >= 0; brightness --) {
+     analogWrite(Led, brightness);
+     delay(5);
+   }
+ }
 </file>
-В первой строке мы указываем интерпретатору Python, что из системной библиотеки ''machine'' мы хотим импортировать не только ''Pin'', но и ''PWM''
+Как мы уже знаем, у сигнала с широтно- импульсной модуляцией есть два параметра- частота и коэффициент заполнения(скважность). Частота сигнала ШИМ в контроллере около 500 герц, а коэффициент заполнения сигнала будем задавать с помощью функции ''analogWrite(Led, brightness)'', где:\\
+  * Led – номер вывода для генерации ШИМ сигнала.
-<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="1"]>
+  * brightness – коэффициент заполнения ШИМ.
-from machine import Pin, PWM
+Для плавного изменения яркости светодиода необходимо изменять коэффициент заполнения, для этого мы будем использовать оператор цикла **for()**\\
-</code>
-Далее мы, как обычно, создаем объект ''Pin'', настроенный как выход. Но на этом настройка не заканчивается. Мы создаем объект ''PWM'', передавая в качестве параметра только что созданный ''Pin''
-<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="7"]>
-led = Pin(LedPin, Pin.OUT)
-pwmLed = PWM(led)
-</code>
-Теперь мы получили объект для управления аппаратным генератором ШИМ, подключенным к 15 выводу микроконтроллера. Теперь нужно настроить и его. Как мы уже знаем, у сигнала с широтно- импульсной модуляцией есть два параметра- частота и коэффициент заполнения или скважность. Выберем частоту достаточно большую, чтобы глаз не замечал мерцания, например, 200 герц
-<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="9"]>
-pwmLed.freq(200)
-</code>
-Настройки закончили, теперь будем управлять яркостью светодиода:
-<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="9"]>
-while True:
-    pwmLed.duty(200)
-    time.sleep(1)
-    pwmLed.duty(1023)
-    time.sleep(1)
-</code>
-В бесконечном цикле мы устанавливаем значение ШИМ равное 200, а потом 1023 с задержками по 1 секунде. В результате наш светодиод одну секунду горит тускло, потом одну секунду горит ярко.
-Осталось разобраться что это за цифры 200 и 1023, которые мы передали в качестве параметров в функцию ''duty()''. Это и есть коэффициент заполнения, только здесь он он выражен не в процентах, а числом от 0 до 1023, где 0 — это 0%, а 1023 — это 100%.
+<WRAP center round info 60%>
+Операторы цикла используется для повторения блока операторов, заключенных в фигурные скобки.\\
+[[http://arduino.ru/Reference/For.html|Подробнее о цикле For ]]
+</WRAP>
-Когда тебе надоест смотреть на результат работы этой программы, то, как обычно, останови ее через кнопку остановки. Программа завершится, а работа ШИМ генератора— нет, ведь он не привязан к нашей программе, это отдельное устройство, которое мы лишь настроили и запустили, но работает оно само.
+В условии цикла **for** мы записали, чтобы значение нашей переменной **brightness** увеличивалась от **0** до **255**, с шагом 1, то есть выражения в теле цикла (заключенные в фигурные скобки) будут повторяться пока значение переменной не достигнет 255, после этого выполнение цикла завершиться.\\
+И поскольку переменная **brightness** записана в качестве аргумента функции ''analogWrite(Led, brightness)'', то с каждым шагом выполнения цикла будет увеличиваться коэффициент заполнения ШИМ, чтобы это происходило плавно в теле цикла присутствует небольшая задержка в 5 мс.\\
+В результате выполнения этого блока программы светодиод будет плавно набирать яркость.\\
+Во втором блоке с оператором **for** в условии записано уменьшение значения переменной **brightness**, и соответственно уменьшению коэффициента заполнения ШИМ в процессе выполнения цикла, в результате чего светодиод плавно гаснет.\\
+После завершения работы второго цикла, выполнение передается на первый и далее по кругу.
 <WRAP center round tip 60%>
-Попробуй изменить программу так, чтобы светодиод имел не два, а 3 или более вариантов яркости, которые переключались бы по- очереди.
+Попробуй изменить программу так, чтобы светодиод набирал не полную яркость либо затухал не полностью
 </WRAP>