====== Эксперимент 7. Бегущий огонёк ======
[[конспект-arduino:пульсар|← Пульсар]] | [[конспект-arduino:|Оглавление]] | [[конспект-arduino:мерзкое-пианино|Мерзкое пианино →]]

В этом эксперименте мы заставляем огонёк бежать по светодиодной шкале.
===== Список деталей для эксперимента =====

  * 1 плата [[amp>product/arduino-uno|Arduino Uno]]
  * 1 беспаечная [[amp>collection/breadboards|макетная плата]]
  * 1 светодиодная [[amp>product/bar-led|шкала]]
  * 10 [[amp>product/resistor-220r|резисторов]] номиналом 220 Ом
  * 11 проводов [[amp>product/wire-mm|«папа-папа»]]
===== Принципиальная схема =====

{{ :конспект-arduino:7_scheme.svg.png?nolink& |}}

===== Схема на макетке =====

{{ :конспект-arduino:7_bread.svg.png?nolink& |}}

===== Обратите внимание =====

  * Обратите внимание, что в данном эксперименте резисторы установлены между катодами и землей в отличие от эксперимента [[конспект-arduino:пульсар|пульсар]].
  * Мы подключаем светодиоды к цифровым портам, начиная с порта 2. Мы можем использовать порты 0 и 1, но они являются каналами передачи данных последовательного порта и для каждой перепрошивки платы придется отключать устройства, подключенные к ним. 

===== Скетч =====
<code cpp p070_running_bar.ino>
// светодиодная шкала подключена к группе пинов расположенных
// подряд. Даём понятные имена первому и последнему пинам
#define FIRST_LED_PIN  2
#define LAST_LED_PIN   11

void setup()
{
  // в шкале 10 светодиодов. Мы бы могли написать pinMode 10
  // раз: для каждого из пинов, но это бы раздуло код и
  // сделало его изменение более проблематичным.
  // Поэтому лучше воспользоваться циклом. Мы выполняем
  // pinMode для (англ. for) каждого пина (переменная pin)
  // от первого (= FIRST_LED_PIN) до последнего включительно
  // (<= LAST_LED_PIN), всякий раз продвигаясь к следующему
  // (++pin увеличивает значение pin на единицу)
  // Так все пины от 2-го по 11-й друг за другом станут выходами
  for (int pin = FIRST_LED_PIN; pin <= LAST_LED_PIN; ++pin)
    pinMode(pin, OUTPUT);
}

void loop()
{
  // получаем время в миллисекундах, прошедшее с момента
  // включения микроконтроллера
  unsigned int ms = millis();
  // нехитрой арифметикой вычисляем, какой светодиод
  // должен гореть именно сейчас. Смена будет происходить
  // каждые 120 миллисекунд. Y % X — это остаток от
  // деления Y на X; плюс, минус, скобки — как в алгебре.
  int pin = FIRST_LED_PIN + (ms / 120) % 10;
  // включаем нужный светодиод на 10 миллисекунд, затем —
  // выключаем. На следующем проходе цикла он снова включится,
  // если гореть его черёд, и мы вообще не заметим отключения
  digitalWrite(pin, HIGH);
  delay(10);
  digitalWrite(pin, LOW);
}

</code>

===== Пояснения к коду =====

  * С помощью выражения ''for'' мы организуем //цикл со счетчиком//. В данном случае для настройки портов на выход. Чтобы сделать такой цикл, нужно:
    * Инициализировать переменную-счетчик, присвоив ей первоначальное значение. В нашем случае: ''int pin = FIRST_LED_PIN''
    * Указать условие, до достижения которого будет повторяться цикл. В нашем случае: ''pin %%<=%% LAST_LED_PIN''
    * Определить правило, по которому будет изменяться счетчик. В нашем случае ''++pin'' (см. ниже об операторе ''++'').
  * Например, можно сделать цикл ''for (int i = 10; i > 0; i = i - 1)''. В этом случае:
    * Переменной ''i'' присваивается значение 10
    * Это значение удовлетворяет условию ''i > 0''
    * Поэтому блок кода, помещенный в цикл, выполняется первый раз
    * Значение ''i'' уменьшается на единицу, согласно заданному правилу, и принимает значение 9
    * Блок кода выполняется второй раз.
    * Всё повторяется снова и снова вплоть до значения ''i'' равного 0
    * Когда ''i'' станет равна 0, условие ''i > 0'' не выполнится, и выполнение цикла закончится
    * Контроллер перейдет к коду, следующему за циклом ''for''
  * Помещайте код, который нужно зациклить, между парой фигурных скобок ''{}'', если в нем больше одной инструкции.
  * Переменная-счетчик, объявляемая в операторе ''for'', может использоваться внутри цикла. Например, в данном эксперименте ''pin'' последовательно принимает значения от 2 до 11 и, будучи переданной в ''pinMode'', позволяет настроить 10 портов одной строкой, помещенной в цикл.
  * Переменные-счетчики видны только внутри цикла. Т.е. если обратиться к ''pin'' до или после цикла, компилятор выдаст ошибку о необъявленной переменной.
  * Конструкция ''i = i - 1'' в пояснении выше не является уравнением! Мы используем оператор присваивания ''='' для того, чтобы в переменную ''i'' поместить значение, равное текущему значению ''i'', уменьшенному на 1.
  * Выражение ''++pin'' — это т.н. оператор //инкремента//, примененный к переменной ''pin''. Эта инструкция  даст тот же результат,  что  ''pin = pin + 1''
  * Аналогично инкременту работает оператор //декремента// ''%%--%%'', уменьшающий значение на единицу. Подробнее об этом в статье про [[программирование:константы-переменные-арифметика#о_компактной_записи_и_области_видимости|арифметические операции]].
  * Тип данных ''unsigned int'' используют для хранения целых чисел без знака, т.е. только //неотрицательных//. За счет лишнего бита, который теперь не используется для хранения знака, мы можем хранить в переменной такого типа значения до 65 535.
  * Функция ''millis'' возвращает количество миллисекунд, прошедших с момента включения или перезагрузки микроконтроллера. Здесь мы используем ее для отсчета времени между переключениями светодиодов. 
  * С помощью выражения ''(ms / 120) % 10'' мы определяем, который из 10 светодиодов должен гореть сейчас. Перефразируя, мы определяем какой отрезок длиной в 120 мс идет сейчас и каков его номер внутри текущего десятка. Мы добавляем порядковый номер отрезка к номеру того порта, который в текущем наборе выступает первым.
  * То, что мы гасим светодиод с помощью ''digitalWrite(pin, LOW)'' всего через 10 мс после включения не заметно глазу, т.к. очень скоро будет вновь вычислено, какой из светодиодов включать, и он будет включен — только что погашенный или следующий.
===== Вопросы для проверки себя =====
  - Почему в данном эксперименте мы подключаем светодиодную шкалу, не используя транзистор?
  - Если бы мы включали светодиоды только на портах 5, 6, 7, 8, 9, что нужно было бы изменить в программе?
  - С помощью какой другой инструкции можно выполнить действие, эквивалентное ''++pin''?
  - В чем разница между переменными типов ''int'' и ''unsigned int''?
  - Что возвращает функция ''millis()''?
  - Как в данном эксперименте мы вычисляем номер порта, на котором нужно включить светодиод?

===== Задания для самостоятельного решения =====
  - Измените код так, чтобы светодиоды переключались раз в секунду.
  - Не выключая порты, сделайте так, чтобы огонёк бежал только по средним четырем делениям шкалы.
  - Переделайте программу так, чтобы вместо ''int pin = FIRST_LED_PIN + (ms / 120) % 10'' перемещением огонька управлял цикл ''for''
  - Не меняя местами провода, измените программу так, чтобы огонёк бегал в обратном направлении.

----

[[конспект-arduino:пульсар|← Пульсар]] | [[конспект-arduino:|Оглавление]] | [[конспект-arduino:мерзкое-пианино|Мерзкое пианино →]]