1.1 digital output

本章主要有三：Arduino digital output，Arduino多工作業，多粒LED控制

1.1 digital outputArduino digital Output效果電路圖程式碼說明Arduino 多工作業效果電路圖程式碼說明Arduino 多LED控制效果電路圖程式碼說明動動腦

Arduino digital Output

效果

讓一粒LED閃爍，每隔一秒開關一次。

電路圖

程式碼


x
1
byte LED = 13;
2

3
void setup() {
4
  pinMode(LED, OUTPUT);  //set as output
5

6
}
7

8
void loop() {
9
  digitalWrite(LED, HIGH);  //turn on the LED
10
  delay(1000);              //wait for 1 sec
11
  digitalWrite(LED, LOW);  //turn off the LED
12
  delay(1000);              //wait for 1 sec
13
}

說明

byte LED = 13; : 設定一個變數，名稱叫LED，儲存格式為byte，Arduino的內存有限，可行的話盡可能減少沒必要的消耗，範圍用不著這樣大的就選擇最少的一個，常用變數列表牽參考這裡。

pinMode(LED, OUTPUT); : 用來設定腳位的模式(輸入/輸出)。

digitalWrite(LED, HIGH); : 用來設定腳位的輸出值，HIGH為5V，LOW為0V。

delay(1000); : 為延時函數，microsecond(毫秒=1/1000秒)為單位，delay(1000);就是延時一秒，但值得注意的是，用delay來延時的話，這一秒之內，Arduino不會作出任何回應。如果需要Arduino在同一時間之內執行多項任務，就需要用別的方法延時，下一節會詳談。

Arduino 多工作業

先聲明，我也不清楚這個是否應該叫做多工作業，如有你知道，請指正。

有些情況下，我們需要同一時間做多樣事情。

例如，要需要一粒LED閃爍，但又希望讀取另一個button的狀況；

又例如，Arduino小車撞到東西，觸發touch sensor，令其後褪，但後褪的同時又要確保小車車底的邊緣感應器edge sensor正常運作，令小車知道自己快要跌下平台，及時作出回應。

在這種情況下，我們不會用delay()來延時。

delay()的好處是簡單易用，一句指令就可以做到延時，對於簡單的程式和應用來說，已經夠用。但在大多數的情況下，尤其是千變萬化，需要同時處理多項任務的智能式機械人，明顯是不夠用。

效果

本節會繼續用上一節的電路，但會改變一下程式，令閃燈在閃動的期間，可以同時處理其他任務。

電路圖

程式碼


xxxxxxxxxx
21
1
byte LED =  13;      
2
boolean LED_state = LOW;             //紀錄現時LED的狀況，是開燈還是關燈
3
unsigned long timer;
4

5
void setup() {
6
    pinMode(LED, OUTPUT);      
7
}
8

9
void loop() {
10
    if(millis() - timer >= 1000){
11
        if (LED_state == LOW){
12
            LED_state = HIGH;
13
        }
14
        else {
15
            LED_state = LOW;
16
        }
17
        digitalWrite(LED, LED_state);
18
        
19
        timer = millis();
20
    }
21
}

說明

boolean LED_state = LOW; : 設定一個叫LED_state的變數，格式是boolean。boolean專門用來儲存邏輯變數，只有2個情況，不是HIGH就是LOW。

unsigned long timer; : unsigned long是另一種類型的變數，最大容量很大。設定一個叫timer的變數用以記錄時間。

millis(): 傳回Arduino開機之後的時間，單位為毫秒。例如Arduino開機一秒，就傳回數值1000。由於時間不停累加，所以要用一個很大容量的變數去記錄。用以計時的格式是這樣的，例如我要一個變數 i 每0.5秒累加1，那我的格式應該是：


xxxxxxxxxx
5
1
if(millis() - timer >= 500){    
2
    i = i+1;
3
    
4
    timer = millis();
5
}

又例如，一個變數 j 每1.5秒累加2，那就應是：


xxxxxxxxxx
5
1
if(millis() - timer >= 1500){    
2
    j = j+2;
3
        
4
    timer = millis();
5
}

如此類推。

if (LED_state == LOW){LED_state = HIGH;} : 看清楚，if入面的比較是用兩個等號。如果是 LED_state = HIGH; (一個等號)是輸入，只有一個等號，而且是右邊的HIGH輸入到左邊的LED_state，不能互換。

Arduino 多LED控制

本節主要介紹array和for loop的用法，用以簡化多粒LED(和其他I/O)的程式碼。

效果

讓一排LED走馬燈閃爍。

電路圖

程式碼


xxxxxxxxxx
15
1
byte LED[] = {13,12,11,10,9,8,7,6};
2

3
void setup(){
4
    for(byte i=0; i<=7; i++){
5
        pinMode(LED[i], OUTPUT);
6
    }
7
}
8

9
void loop(){
10
    for(int i=0; i<=7; i++){
11
        digitalWrite(LED[i], HIGH);
12
        delay(500);
13
        digitalWrite(LED[i], LOW);
14
    }
15
}

說明

byte LED[] = {13,12,11,10,9,8,7,6}; : LED[]是一個陣列，用以紀錄多個名稱相同但編號不同的變數。例如現在LED[0]即是13, LED[1]即是12, 如此類推，所以LED[7]就是6。


xxxxxxxxxx
3
1
for(byte i=0; i<=7; i++){
2
        pinMode(LED[i], OUTPUT);
3
    }

: for是一個重覆執行的函數，在上面例子，i由0開始執行，i++即是i=i+1，所以執行一次後，i就加1，直到i = 7，所以，0至7，共執行8次。每執行一次時就累加i。

動動腦

用Arduino 多LED控制的陣列和Arduino 多工作業的millis()概念，試推動1粒RGB LED，紅燈每500ms閃一次，綠燈每750ms閃一次，藍燈每1s閃一次；負極串聯一粒1kohm電阻，其他接線請自行想像。
用Arduino 多工作業的多工概念，設定一個變數 i, 將 i 每一秒累加1, 當i>3, 亮紅燈, 當i>6, 只有綠燈亮, 當i>9, 只有藍燈亮。