Arduino UNO R3 (2013.03.11)

 

 

   

   

   

  Chapter 1.    Arduino UNO R3 기초

   

   

   

   

   

   

   

• Arduino(아르두이노) 보드는 간단한 I/O보드와, Processing/Wiring 언어를 이용한 개발

    환경을 기반으로 하고 있다

   

   

• Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data 와 같은 소프트웨어와 쉽게 연동되어 스크린

    베이스의 미디어 작품에도 쉽게 연동하여 사용할 수 있습니다

   

   

• Mac OS X, Windows, Linux용 버전으로 준비 되어 있는 오픈 소스로 통합개발환경(IDE)

    프로그램을 www.arduino.cc 에서 자유롭게 무료로 다운로드 받아 사용할 수 있다

   

   

   

   

[ Arduino 개발툴 ]

   

   

   

• 간단하게 USB를 통해서 프로그래밍 하고 시리얼 통신까지 가능

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

  Chapter 2.    Digiter입력, 출력 사용

   

   

   

   

   

• 아두이노는 디지털 입력, 디지털 출력을 사용하는게 기본이다

   

   

• 디지털 입력이라고 하면 스위치가 눌렸는지 등을 체크한다

    디지털 입력 단자로 5V가 감지되면 ON, 0V이면 OFF로 인식할 수 있다

   

   

• 디지털 출력은 반대로 출력하면 5V가 나가고, 출력을 끄면 0V가 나가는 동작을 말한다

    예를들면, 출력을 ON하면 LED가 켜지고, 출력을 OFF하면 LED가 꺼진다

   

   

   

EX) 프로그램 초안

Int ledPin = 13; // 전압이 출력될 핀번호 변수에 설정     void setup() {     // setup 함수안의 코드는 프로그램이 시작되면 딱 한번만 실행된다      pinMode(ledPin, OUTPUP); // 핀의 출력 방향을 out으로 설정, 5V를 내보낼 수 있다 }     void loop() {      // loop 함수안의 코드는 반복적으로 계속 실행된다 }

   

   

   

   

   

   

   

• 위의 그림에서 빨간색으로 표시한 부분의 핀이 디지털 입력 또는 출력으로 사용할 수 있는 핀이다

   

   

• 우측부터 0 ~ 13번까지 설정되어 있으며, 0 ~ 13번 핀은 다른 기능으로도 사용할 수 있다

   

   

• 핀의 디지털 입력 출력 설정을 꼭 한번 하여야 그 해당 핀들을 사용할 수 있다

   

   

   

   

   

EX) 디지털 출력

   

   

   

   

• 13번 핀은 출력으로 지정되었으므로 loop() 함수안에서 5V를 줬다가 끊었다가를 반복하면

    13번 핀에 연결된 LED같은 것에 전원을 넣었다 뺏다 할 수 있어 깜빡거리는 효과를 만들 수 있다

   

   

   

   

   

[ 위 예제 회로도 ]

   

   

   

   

[실행 결과]

   

   

   

   

   

   

   

EX) 디지털 출력

   

   

   

• 위의 코드에서 buttonPin이라는 변수에 12번을 설정하고, pinMode()함수를 이용하여

    12번 핀을 INPUT으로 설정 하였다

   

   

   

[ 위 예제 회로도 ]

   

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• 그림과 같이 스위치를 12번핀과 5V핀 사이에 연결한다. 그리고, 저항 10K옴을 GND와 12번 핀 사이에 연결

   

   

• 스위치를 누르면 5V전압이 스위치를 통과하여 12번 핀으로 들어가 전압이 가해지고, 스위치를 띠면

    12번 핀은 저항을 통해 항상 GND에 연결이되어 0V전압이 내려간다

   

   

   

[ 실행 결과 ]

   

   

   

• digitalRead(핀번호) 함수를 호출하면 핀 번호의 포트의 전압값을 얻어 옵니다.

    스위치가 눌렸을 때 5V가 되므로 HIGH, 스위치를 누르지 않았을 때 0V이므로 LOW를 리턴

   

   

• 눌렸을 때만 HIGH가 되므로 누르고 있으면 LED는 점멸하게 된다.

   

   

   

[ 실험 영상 ]

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

   

   

  Chapter 3.    Analog 센서 입력 사용

   

   

   

   

• 아두이노에서 센서를 연결한다고 하는 말은 대부분이 아날로그 센서 연결을 말한다

   

   

• 거리측정, 온도측정, 무게(압력) 측정 등이 종종 사용하는 센서를 뜻한다

   

   

• "얼마"라는 값을 우리는 간단히 아날로그라고 한다. 물리적량을 표현하는 방식

    디지털이란 "있다" "없다"의 값만 갖는 값을 말한다.

   

   

   

   

[ 아두이노 아날로그 포트 ]

   

   

   

• 아두이노는 6개의 아날로그 포트가 있다.

    다시말하면, 아날로그 센서를 동시에 6개까지 장착할 수 있다.

   

   

   

   

   

   

  Chapter 4.    아두이노 시리얼통신

   

   

   

   

   

• http://arduino.cc/en/Reference/Serial 링크에 가면 모든 시리얼 통신을 위한 함수가 존재한다.

   

   

   

함수	기능
begin( )	시리얼통신을 시작할 때 꼭 속도값을 지정하여 초기화 합니다
end( )	시리얼 통신 자체를 불능으로 만든다
available( )	begin 함수 호출 후 Rx로 어떠한 값이라도 들어오면 true가 됩니다
read( )	현재 받아진 rx값을 한 byte읽어옵니다
flush( )	현재 받아진 Rx버퍼에 있는 데이터들을 모두 깨끗이 지웁니다
print( )	시리얼 통신으로 캐릭터를 보냅니다
println( )	시리얼 통신을 스트링을 보냅니다
write( )	시리얼 통신으로 hex값을 보냅니다

   

   

   

   

   

EX) 일반적인 방식

   

   

   

   

• Serial.available( ) 삼수는 시리얼통신 Rx버퍼에 어떠한 신규데이터가

    한바이트씩 들어올때마다 true가 됩니다.

   

   

   

   

EX) 기초 예제

   

   

   

• 위의 코드는 시리얼 통신으로 '1'이라는 캐릭터가 들어오면 13번 핀에 연결한 빨간 LED가

    켜지고 다른값이 들어오면 LED가 꺼지는 코드이다

   

   

• 간단한 코드는 available( ) 체크하는 if안에서 처리하면 되지만, 좀 내용이 길어지면

    if문 밖에서 처리하도록 코드를 짜는게 좋다

   

   

• 왜냐하면, 계속 데이터가 빠르게 들어오는데, 로직을 처리하느라 available( )체크하는 if에

    다다르는데 시간이 걸려 그 사이에 들어온 값들을 읽을 수 없게된다

   

   

• 기타 블루투스나 지그비, 이더넷 모듈도 신호 선은 아두이노의 RX, TX핀에 연결하도록

    되어있다. 전원 5V만 공급하고, GND연결하고 RX, TX서로 cross로 연결하면 된다

   

   

   

   

• 위의 그림은 유명한 지그비 모듈인 Xbee를 연결한 모습이다

   

   

• 전원 (빨강, 검정)을 연결하고 Xbee의 Tx나 Dout은 아두이노의 Rx(0번핀)에

    Xbee의 Rx나 Din은 아두이노의 Tx(1번핀)에 연결한다

   

   

• 다른 모듈들도 보면 전원과 Tx와 Rx를 이렇게 cross로 연결하는 구조이다

   

   

※ 아두이노의 시리얼 포트를 사용하는데 약간의 트릭이 필요하다. 특히, 시리얼 통신을

   두 채널을 선언하여 사용하는 경우에 민감하다

   아두이노는 하드웨어적으로 시리얼통신을 지원하는 포트는 1포트이다만 소프트웨어적으로

   지원하는 라이브러리가 있다. 시리얼통신이 모잘라 사용하게 되지만, 추천하지 않는다.

   Tx전용으로 쓴다면 괜찮지만, 시리얼통신과 함께 사용할때는 약간의 문제가 발생될 수 있다

   

   

   

   

   

   

   

   

   

  Chapter 5.    CDS(광센서)를 활용한 LED제어

   

   

   

   

   

   

   

   

• CDS와 디지털 입출력포트 그중에서도 PWM포트를 사용하여 LED를 통하여

    아날로그 출력을 해보자

   

   

   

EX) CDS와 PWM포트를 사용하여 LED 제어

const int CDS = A0;   // CDS의 값을 입력받을 포트 설정(아날로그 0) const int LedPin = 9; // PWM방식으로 LED를 제어할 포트 설정(Pin 9 PWM방식) int LED_Value = 0;     // LED의 출력값 int CDS_Value = 0;    // CDS로부터 들어오는 입력값 int Mode = 0;            // LED의 값유지를 위한 모드 설정 변수     void setup() { // 통신속도 설정      Serial.begin(9600);      // 핀의 출력방향 설정      pinMode(LedPin, OUTPUT);      pinMode(CDS, INPUT);     }     void loop() {       // 값이 크기 때문에 최대값 255로 만들기 위해 나누기 4       CDS_Value = analogRead(CDS) / 4;       // CDS로부터 들어오는 값을       // Serial Monitor를 통하여 확인       Serial.print("sensor = ");       Serial.println(CDS_Value);       delay(10);            if(CDS_Value <= 100) // CDS의 값이 100이하면 LED켜짐        {           // CDS의 값이 100이하일 때 LED가 계속 꺼졋다 켜졌다를 방지하기 위한 모드 설정           // CDS의 값이 100이하이면서 모드가 1이면 최대값 255값 유지                if(Mode == 0)                {                        for(int i = 0; i <= 255; i++)                        {                             analogWrite(LedPin, i);                             delay(20);                        }                        Mode = 1;                }                else                {                        analogWrite(LedPin, 255); // LED가 켜지는 최대                }          }          else          {                 if(Mode == 1)                 {                         for(int i = 255;i >=0 ; i--)                         {                              analogWrite(LedPin, i);                              delay(20);                         }                         Mode = 0;                 }                 else                 {                         analogWrite(LedPin, 0);                 }           }     }

   

   

   

   

   

   

[ 위 예제 회로도 ]

   

   

   

[ 회로도 구현 ]

   

   

   

• CDS로부터 값을 받기 위해서 아날로그핀 0번 사용

   

   

• LED는 출력을 해야 하므로 PWM방식을 지원하는 9번포트를 사용

   

   

• 시리얼 통신은 CDS값을 확인하기 위해 세팅

   

   

• CDS_Value = analogRead(CDS) / 4;

   CDS를 통해 읽어드린 값이 숫자가 크기 때문에 값을 4로 나누어 변수에 저장

   

   

• 그리고 이값이 100보다 작아지면 LED를 켜주고 100보다 커지면 LED를 꺼준다

   

   

• 아날로그로 출력하기 때문에 analogWrite를 사용하였으며 LedPin은 설정한 핀의 이름 뒤에

    i는 얼마만큼 LED를 키는지를 나타낸다

   

   

• 0이면 LED는 꺼지고 255이면 LED는 최대 밝기로 켜진다

   

   

   

[ Serial Monitor 을 이용한 CDS값 확인 ]

   

   

   

• 가리지 않았을 때 100이상 값을 출력 (LED off)

   

   

   

• 손으로 가렸을 때 100이하값 출력 (LED on)

[ 실험 영상 ]