Лабораторная работа 2. управляемый «программно» Светодиод
Цель работы:
Ознакомление с работой резисторов и светодиодов, а также примtнение полученных навыков для создания программы управления яркостью светодиода с заданной «программно» периодичностью.
Теоретическая часть
Резистор является одним из самых часто применяемых в электронике элементов, который служит для ограничения тока в цепи. Резисторы условно классифицируют по номинальному значению сопротивления току. Номинал резистора можно определить по цветным полоскам (Рисунок 2.1).
Рисунок 2.1. Цветная маркировка резисторов
Обозначение резисторов и светодиодов на принципиальной схеме изображено на Рисунках 2.2 - 2.3.
Рисунок 2.2. Условное графическое обозначение резисторов
Рисунок 2.3. Условное графическое обозначение светодиодов
В свою очередь, светодиод представляет собой полупроводниковый элемент, способный излучать свет в определенном диапазоне, при про- пускании через него электрического тока. Рабочий диапазон длин волн светодиода представлен на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4. Диапазон длин волн светодиода
Практическая часть
В данной лабораторной работе необходимо разработать программу, которая будет управлять яркостью лампочки (светодиода). Прежде чем приступить к написанию программы, необходимо рассмотреть работу основных частей её кода.
### Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) (Рисунок 2.5).
Описание:
Так как микроконтроллеры не могут использовать произвольное напряжение, не равное 5В, используется широтно-импульсная модуляция, которая включает и выключает подачу напряжения с большой частотой, не видной человеческому глазу (в 1000 Гц). Отношение полного периода к времени включения называется скважностью. В зависимости от значения скважности на выходе получается итоговое значения напряжения. 50% — эквивалент 2,5 В (Рисунок 2.6).
Рисунок 2.5. Широтно-импульсная модуляция
Рисунок 2.6. Скважность 50%
Функция для подачи аналогового сигнала analogWrite.
Описание:
Данная функция выдаёт аналоговую величину (ШИМ волну) на пин. После вызова функции на выходе будет генерироваться ШИМ сигнал с заданной шириной импульса до следующего вызова функции.
Синтаксис:
analogWrite ( pin , value );
Параметры:
pin – номер пина.
value – период рабочего цикла от 0 (напряжение равно 0) до 255 (напряжение 5В), постоянный сигнал.
Схема подключения:
При выполнении данной лабораторной работы используется следующая схема подключения (Рисунок 2.7). Для реализации проекта потребуются следующие компоненты: макетная плата, светодиод (1 шт), резистор на 220 Ом (1 шт), провода.
Рисунок 2.7. Принципиальная схема подключения светодиода к контроллеру
После сборки схема имеет следующий вид (Рисунок 2.8):
Рисунок 2.8. Внешний вид схемы после сборки
Рабочая программа:
// объявление переменной pin, и запись значения номера пина,
// работающего на выход
int pin = 12;
void setup()
{
// настройка пин на режим выхода
pinMode ( pin, OUTPUT );
}
void loop()
{
// выдача неполного напряжения на светодиод (ШИМ сигнал)
// 85/255 = 1/3 * 5В = 1.66 В
analogWrite ( pin, 85 );
// задержка микроконтроллера в этом состоянии на 300 мс
delay ( 300 );
// 170/255 = 2/3 * 5В = 3.33
analogWrite ( pin, 170 );
// задержка микроконтроллера в этом состоянии на 300 мс
delay ( 300 );
// 5В - полное напряжение
analogWrite ( pin, 255 );
// задержка микроконтроллера в этом состоянии на 300 мс
delay ( 300 );
}
Список контрольных вопросов:
- Как на резисторе обозначается его номинальное сопротивление?
- Как резистор обозначается на электрических схемах?
- Как обозначается светодиод на электрических схемах?
- Какой диапазон длин волн света виден для человека?
- Как называют диапазоны света, длиннее/короче видимого света?
- Как расшифровывается аббревиатура ШИМ? Как она работает?
- Что такое скважность?
- Как работает функция analogWrite?
- Какие параметры у функции analogWrite?
- Какие значения принимает параметр value у функции analogWrite?
Список дополнительных задач:
- Изменить количество напряжения, подаваемое на светодиод на раз- ных этапах.
- Изменить значения функции delay.
- Увеличить количество состояний светодиода.
- Добавить в программу функцию digitalWrite на один из этапов работы светодиода.
Center-nav