Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

--- products:laboratory_iot:exp17 [2020/05/14 16:10] – labuser29
+++ products:laboratory_iot:exp17 [2024/11/14 11:59] (текущий) – [Эксперимент 17. Индикатор уровня] labuser30
@@ Строка 3: / Строка 3: @@
 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.
+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 ====
@@ Строка 12: / Строка 13: @@
 {{ :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>