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Iot 중간

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회로 기초

  • GND 는 - 이고 보통 저항 달고 저항 끝을 그라운드에 연결 한다
  • + 극쪽은 아날로그, 디지털 핀에 다이렉트로 연결한다
  • 5V 전압은 + 이다
  • LED에 긴다리가 + 짧은다리가 - 이다
  • LOW 값은 0V HIGH 값은 5V
  • 버튼을 누르면 브레드 보드에 양쪽 칸이 모두 활성화
  • 버튼은 따로 음극, 양극을 따지지 않는다

플로팅 현상

  • 디지털 핀의 전압이 HIGH 와 LOW를 왔다 갔다 하는 현상
    즉 HIGH 도 LOW 도 아닌상태
  • 디지털 핀을 입력으로 설정하면 아주 작은 전류가 흐르기에

그래서 평상시 전압을 LOW 또는 HIGH에 고정

풀다운

LOW 에 고정

  • 버튼:
    • 5V 에서 전류가 옴
    • 입력핀과 그라운드 핀이 저항을 사이에 두고 연결
    • 안누르면 모든 작은 전류가 그라운드로 빠저 전압이 LOW 가 됨

풀업

HIGH 에 고정

  • 버튼:
    • 5V 에서 전류가 옴
    • 5V 전원핀과 입력핀 사이에 저항을 둠
    • 5V 전원선과 연결되에 HIGH 가 됨
    • 반대로 누르면 LOW

5V 에 저항 있으면 풀업
입력핀, 그라운드사이에 저항있으면 풀다운

아날로그

0V~5V 사이를 왔다갔다 할 수 있는

  • 입력은 입력핀에 꼿고
  • 출력은 ~ 표시있는 데다 (3,5,6,9,10,11 핀)

PWM

디지털 기계가 아날로그 신호를 출력하는 방법

  • 사람눈엔 10ms(100hz) 수준에 깜박임은 눈으로 감지가 안됨
  • 예를 들어 led를 5초 키고 5초뒤 끈다면 계속 켜져있는거 같음
  • 근데 이 켜짐과 꺼짐에 시간 비율을 잘 조정하면 밝기강도가 낮아지는 효과를 볼 수있음
  • 이 비율을 표시하는 용어가 듀티 사이클 임

듀티 사이클

  • 시간당 HIGH 비중에 비율
  • 아두이노 최대값은 255

채터링

스위치가 눌릴때 기계적인 진동에 의해 매우 짧은 시간동안 접점이 붙었다 때지는 현상

  • 즉 여러번 눌린거 같은 효과를 가진다
  • 이 때문에 토글 구현 하는것이 힘들다
void loop() {
    int mode = digitalRead(5);
    if (mode) {
    // 버튼을 누를때 여러번 눌리는 판정이라 수시로 바꿔버림
        state = !state;
    }
    digitalWrite(10, state);
}

디바운싱

  • 짧은 시간동안의 버튼 상태 변화를 무시하여 채터링을 해결
  • SW, HW 방법이 있음

로직을 통한 임시 해결

이전 상태 값과 비교하여 눌릴때만 작동하도록 한다

int mode = digitalRead(5);
// 이전값이 땐 상태고 현제 버튼을 누른 경우 발생되게
if (last == LOW && mode == HIGH) {
    state = !state;
}
digitalWrite(13, state);
last = mode;
  • 이 경우 채터링으로 인한 오류가 존재함

polling 방식

한번 스위치를 읽고 일정시간 지난 뒤 한번 더 읽어 본다

int mode = digitalRead(5);
if (mode != last) {
	// 사람 손에 눌린거라면 0.1만에 값이 달라질 수가 없기 떄문
	delay(10);
	mode = digitalRead(5);
}
// 나머지 코드는 위에랑 동일

Interrupt 방식

아두이노가 보내는 이벤트로 처리

void setup() {
// Interrupt는 2, 3 번 핀만 사용 가능하다
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), change, RISING);
}
 
volatile int val9 = LOW;
void loop() {
  digitalWrite(9, val9);
}
// _delay_ms 사용
void change() {
  _delay_ms(50);
  if (digitalRead(2) == LOW) return;
  val9 = !val9;
// millis() 사용
void change() {
  t_now = millis();
  if ((t_now - t_prev) > 300) {
    t_prev = t_now;
    t_switch = !t_switch;
  }
}

  • 2번 인자 는 처리함수 이벤트가 발생하면 해당 함수 실행

  • 3번 인자 는 RISING, FALLING, CHANGE, LOW 사용가능

    • RISING: 전압이 HIGH 로 바뀔때
    • FALLING: 전압이 LOW로 바뀔때
    • CHANGE: HIGH, LOW 가리지 않고

  • _delay_ms() 함수 사용이유:

    • delay() 함수는 아두이노 자체에 주는 딜레이
    • Interrupt 가 호출되는 순간 작동을 안한다
    • _delay_ms() 함수는 소프트웨어 적으로 주는 딜레이

  • volatile 예약어

    • Interrupt에 의해 값이 바뀌면 그 값을 인식 못하는 경우가 있음
    • 변수를 읽을 때 마다 항상 Ram 에 접근해서 읽어오게

어노드 / 케소드

  • 어노드: LED 에 긴다리가 +
  • 케소드: LED 에 긴다리가 -

3색 LED는 저항 없이 바로 그라운드로 연결해도 된다
만일 어노드면 3.3V 또는 5V 에 연결

7세그먼트

  • 가운데 단자를 그라운드에 연결 (220 짜리 저항과 함께)
  • 어노드 타입:
    • 키려면 LOW 끄려면 HIGH
  • 케소드 타입
    • 키려면 HIGH 끄려면 LOW

Serial 통신

아두이노가 사용하는 통신 프로토콜

if (Serial.available()) {
    content = Serial.readString();
    Serial.print(content);
}

함수 사용

  • Serial.begin(): 시리얼 사용 설정
  • Serial.available(): int: 버퍼에 저장된 데이터 길이 반환
  • Serial.read(): char: 맨 앞에 1바이트 읽음
  • Serial.readString(): String: 전체 바이트 읽음

피에조 스피커

소리내는 스피커

  • tone() 이후에 또 다른 tone() 이 들어갈 경우 delay 안주면 연속적으로 됨
  • 이게 무슨 소리냐면 재생시간은 아두이노 시간 흐름에 영향을 안 받음
  • 재생시간을 1000을 준다 해서 tone() 함수가 1000 동안 대기 하는 게 아님

함수 사용

tone(핀, 소리값, 재생시간): 재생시간 동안 소리값 소리를 냄
noTone(핀): 해당핀 소리 끔

초음파 센서

초음파를 사용해 사물이나 벽까지에 거리를 알려주는

  • VCC: 5V
  • GND: GND
  • 나머지는 디지털 핀

동작 원리

  1. Trig 부분에서 초음파를 보냄
  2. 벽에 부딪히면 초음파가 반사
  3. Echo 부분으로 초음파는 돌아올 곳으로 설정
  4. Echo 부분이 초음파를 받으면 전압이 HIGH 가 됨

이 돌아오는 시간을 계산 하면 거리를 알 수 있다
물체와의 거리 (cm) = 왕복 소요 시간(㎲) / 58.3

  digitalWrite(2, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(2, LOW);
  
  long duration = pulseIn(3, HIGH);
  long distence = duration / 58.2;

함수 사용

  • delayMicroseconds(값): 마이크로초 딜레이
  • pulseIn(핀, LOW|HIGH): LOW|HIGH 되는 시간 초 계산

모터

DC 모터

DC(직류) AC(교류)

전기 → 역학적 에너지

  • 특징:

    • 회전속도 방향제어 용이
    • 기동 토크가 큼
    • 작은 모터로 힘을 내려면 기어박스 사용

  • 사용:

    • 자동차/보트 무선조종

  • 모터 드라이버랑 연결해서 사용

void loop() {
// a, b = 좌우 HIGH 로 준 방향으로
// 모터 드라이버에 IN 방향
 digitalWrite(a,HIGH);
 digitalWrite(b,LOW);
// 속도를 PWM 으로 결정 모터 드라이버에 ENA
 analogWrite(speed,200);
 delay(1000);
}

L298N 모터 드라이버

서브모터

전압입력 → 회전각

  • 특징:
    • DC 모터와 동일
    • 움직임 제어를 위한 제어부 포함
  • 사용:
    • 비행기 날개

함수 사용

include “Servo.h”

  • servo.attach(핀): 서브모터 사용 설정 (setup에)
  • servo.write(값): 해당 각도로 설정

함수정리

  • pinMode(핀, input | output): 핀모드 설정
  • digitalWrite(핀, 값): 디지털 쓰기
  • digitalRead(핀, 값): 디지털 읽기
  • analogRead(핀, 값): 아날로그 읽기
  • analogWrite(핀, 값): 아날로그 읽기
  • delay(): 딜레이 주기
  • randomSeed(값): 랜덤 시드 설정
  • random(최대값): 최대값 -1 값중 랜덤값
  • millis(): 아두이노 상대 시간 밀리초 반환