Digitaler Eingang
Ein Schalter wird an einen Pin angeschlossen, welcher als Eingang deklariert werden muss. Ein digitaler Eingang kann entweder den Zustand HIGH oder LOW haben. Ein typisches Bauteil ist ein Schalter, der entweder gerückt oder losgelassen sein kann. Den Schalter kann man auch als einen Widerstand betrachten, der entweder den Widerstand 0 Ω (Schalter gedrückt) oder einen unendlich großen Widerstand (Schalter losgelassen) hat.
Spannungsteiler
Alle analogen und digitalen Widerstände müssen über den Spannungsteiler angeschlossen werden, damit am Messpin ein klare definierte Spannung anliegt.
Warum braucht man einen Spannungsteiler?
Zunächst schließen wir am Arduino einen Button an. Wir verbinden den Button mit einem digitalen Pin und andererseits mit einem 5 V - Pin (mit dem GRN - Pin).
Es gibt 4 Fälle:
Welche Spannung müsste jeweils am Pin ablesbar sein?
Wir überprüfen dies, indem wir uns über die serielle Schnittstelle den Zustand des Pins anzeigen. Es ist besser, sich nur dann etwas anzeigen zu lassen, wenn sich der Zustand ändert.
Man stellt fest, dass der Zustand des Pins nur dann genau definiert ist, wenn der Button geschlossen ist. Ist der Schalter offen, so liegt der Buttonpin quasi in der "Luft". Der Zustand ist nicht genau definiert und seine Werte werden zufällig.
Deshalb muss der digitale Eingangspin an einem Spannungsteiler angeschlossen werden. Der Pin liegt also immer zwischen zwei Widerständen. Wobei einer der Widerstände ein Sensor ist. Im Falle des Schalters kann der Widerstand fast Null oder unendlich groß sein.
Bei anderen Sensoren (Temperatur, Licht, ...) sind aller Zwischenwerte denkbar; diese werden deshalb an einem analogen Port angeschlossen.
Beispielprogramm: Solange man den Schalter drückt, wird die interne LED Nr. 13 angeschalten.
int led = 13; // interne LED int schalter = 8; // Pin, an der der Schalter angeschlossen ist int buttonState = 0; // Variable für den Zustand des Schalters void setup() { pinMode(led, OUTPUT); // LED-Pin wird als Ausgang deklariert pinMode(schalter, INPUT); // Button-Pin wird als Eingang deklariert Serial.begin(9600); // serielle Kommunikation wird gestartet } void loop() { buttonState = digitalRead(schalter); // Einlesen des Pinzustandes und Abspeichern in der Variablen Serial.print(buttonState); // zusätzlich wird der Zustand über die serielle Schnittstelle ausgegeben if (buttonState == HIGH) { // falls der Zustand HIGH (Schalter geschlossen) ist digitalWrite(led, HIGH); } // Lampe an else { digitalWrite(led, LOW); } // Lampe aus }
Aufgabe 2: Es soll die Anzahl gezählt werden, wie oft man auf den Schalter drückt.
int led = 3; int schalter = 8; int buttonState = 0; //aktueller Zustand int buttonStateAlt = 0; // vorheriger Zustand int anzahl = 0; // wie oft wurde der Schalter gedrückt void setup() { pinMode(led, OUTPUT); pinMode(schalter, INPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { buttonState = digitalRead(schalter); // einlesen des digitalen Einganges if ((buttonState != buttonStateAlt) ) { // hat sich der Zustand geändert if (buttonState == 1) { // wurde der Schalter gedrückt (also nicht losgelassen) anzahl = anzahl + 1; // zähle Serial.println(anzahl); // gib das Ergebnis aus } buttonStateAlt = buttonState; // speichere den aktuellen Zustand als den alten ab } }
4. Aufgabe: Verkehrsampel
Aufgabe 4: Verkehrsampel
int gelb = 6; int gruen = 5; int rot = 3; int schalter = 8; // PinNr des Schalters int buttonState = 0; //Zustand des Schalters (0 oder 1) boolean fussgaenger = false; // Ampel im Fussgänger/Auto -zustand unsigned long start; // Variable für Millisekunden void setup() { pinMode(rot, OUTPUT); pinMode(gelb, OUTPUT); pinMode(gruen, OUTPUT); pinMode(schalter, INPUT); start = millis(); // speichert die Zeit seit Programmstart in der Variablen ab } void loop() { buttonState = digitalRead(schalter); // einlesen des digitalen Einganges (Druckknopf) if (buttonState == 1) { // wenn Schalter gedrückt wird fussgaenger = true; // Für Fussgänger schalten } if ( fussgaenger == false) { // falls die Fussgängerampel noch nicht gedrückt ist if ((millis() - start) < 1000) { // 0 < start < 1000 ampelschaltung(1, 0, 0); // rot } if ((millis() - start) > 1000 && (millis() - start) < 2000) { // 1000 < start < 2000 ampelschaltung(1, 1, 0); // rot-gelb } if ((millis() - start) > 2000 && (millis() - start) < 3000) { // 2000 < start < 3000 ampelschaltung(0, 0, 1); // grün } if ((millis() - start) > 3000 && (millis() - start) < 4000) { // 3000 < start < 4000 ampelschaltung(0, 1, 0); // gelb } if (millis() - start > 4000) { // 4000 < start start = millis(); // Zeit zurücksetzen } } // ende if fussgaenger== false else { // Fussgängerampel gedrückt fussgaengerschaltung(); // Fussgänger programm aufrufen start = millis(); // danach Zeit wieder auf start setzen fussgaenger = false; // Fussgängerampel ausschalten } // ende els } // ende loop void fussgaengerschaltung() { digitalWrite(rot, LOW); // rot ausschalten digitalWrite(gelb, LOW); // gelb ausschalten digitalWrite(gruen, LOW); // grün ausschalten for (int i = 0 ; i < 10; i++) { // rote LED soll 10x für 5 Sekunden blinken digitalWrite(rot, HIGH); // rot an delay(250); digitalWrite(rot, LOW); // rot aus delay(250); } } // ende void fussgaengerschaltung void ampelschaltung(boolean ro, boolean ge, boolean gr) { if (ro == 1) { // schaltet rot digitalWrite(rot, HIGH); } else { digitalWrite(rot, LOW); } if (ge == 1) {// schaltet gelb digitalWrite(gelb, HIGH); } else { digitalWrite(gelb, LOW); } if (gr == 1) {// schaltet gruen digitalWrite(gruen, HIGH); } else { digitalWrite(gruen, LOW); } } // ende void ampelschaltung
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