====== Электронное приложение к набору «IO.KIT Сонар» ======

На этой странице ты найдёшь все нужные материалы для сборки мини-проектов набора [[amp>product/io-kit-sonar?utm_source=man&utm_campaign=io-kit-clock&utm_medium=wiki|Сонар]] из серии [[amp>collection/io-kits?utm_source=man&utm_campaign=io-kit-clock&utm_medium=wiki|IO.KIT]]:

  * Схемы проектов в электронном виде.
  * Исходный код программ (копируй его в редактор Arduino IDE).
  * Дополнительные материалы: программные библиотеки, даташиты и т. п.

<WRAP center round tip 85%>
**Обрати внимание**

Для сборки и функционирования сонара тебе понадобится [[amp>product/io-kit-basic?utm_source=man&utm_campaign=io-kit-sonar&utm_medium=wiki|IO.KIT Базовый]]!
</WRAP>

===== Проекты =====

Прежде чем приступать к экспериментам, нужно подготовить свой компьютер:

  * Установи среду программирования [[https://amperka.ru/page/arduino-ide?utm_source=announce&utm_campaign=io-kit-sonar&utm_medium=wiki|Arduino IDE]] и копируй туда готовый код проектов.
  * Установи [[#библиотеки|дополнительные библиотеки]] для Arduino IDE, пользуясь [[программирование:библиотеки|нашим руководством]].

<WRAP center round download 85%>
**Драйвер чипа CH340**

Установи [[articles:driver-ch340|драйвер CH340 для Windows]] или [[projects:installing-the-ch340-on-linux|Linux]], чтобы твой компьютер мог корректно распознать и прошить плату Iskra Nano.
</WRAP>

==== №1. Счётчик чисел ====

{{ :kits:io-kit:sonar:010-drawing-wiring-cmyk.png?nolink&500 |}}

<code C CounterDigit.ino [enable_line_numbers="true"]>
// Подключаем библиотеку для работы со светодиодной матрицей
#include <TroykaLedMatrix.h>

// Создаём объект матрицы
TroykaLedMatrix matrix;

void setup() {
  // Инициализируем матрицу
  matrix.begin();
  // Очищаем матрицу
  matrix.clear();
  // Устанавливаем шрифт
  matrix.selectFont(FONT_8X8_BASIC);
}

void loop() {
  // Перечисляем символы от 0 до 9
  for (char i = '0'; i <= '9'; i++) {
    // Выводим текущий символ на матрицу
    matrix.drawSymbol(i);
    // Ждём 500 мс
    delay(500);
  }
}
</code>

==== №2. Бегущая строка ====


{{ :kits:io-kit:sonar:020-drawing-wiring-cmyk.png?nolink&500 |}}

<code C Ticker.ino [enable_line_numbers="true"]>
// Подключаем библиотеку для работы со светодиодной матрицей
#include <TroykaLedMatrix.h>

// Создаём объект матрицы
TroykaLedMatrix matrix;

// Создаём массив с текстом для бегущей строки
char str[] = " Amperka";
// Вычисляем длину массива
constexpr int LEN_STR = sizeof(str);
// Создаём переменную для хранения смещение бегущей строги
uint8_t shift = 0;

void setup() {
  // Инициализируем матрицу
  matrix.begin();
  // Очищаем матрицу
  matrix.clear();
  // Устанавливаем шрифт
  matrix.selectFont(FONT_8X8_BASIC);
}

void loop() {
  // Печатаем текст бегущей строкой
  matrix.marqueeText(str, LEN_STR, shift++);
  // Если смещение строки достигло конца
  if (shift == LEN_STR * 8) {
    // Обнуляем смещение строки
    shift = 0;
  }
  // Ждём 75 мс
  delay(75);
}
</code>

==== №3. Дыхание Амперки ====

{{ :kits:io-kit:sonar:030-drawing-wiring-cmyk.png?nolink&500 |}}

<code C Bitmap.ino [enable_line_numbers="true"]>
// Подключаем библиотеку для работы со светодиодной матрицей
#include <TroykaLedMatrix.h>

// Создаём объект матрицы
TroykaLedMatrix matrix;

// Даём понятное имя пину A2 с потенциометром
constexpr int POT_PIN = A2;

// Создаём иконку лого Амперки в двоичной системе BIN
const uint8_t amperka[] {
  0b00011000,
  0b00100100,
  0b10011001,
  0b01000010,
  0b10011001,
  0b10011001,
  0b01000010,
  0b00111100
};

// Создаём иконку сердца в двоичной системе BIN
const uint8_t heart[] {
  0b00000000,
  0b01100110,
  0b11111111,
  0b11111111,
  0b11111111,
  0b01111110,
  0b00111100,
  0b00011000
};

// Создаём иконку смайлика в двоичной системе BIN
const uint8_t smile[] {
  0b00111100,
  0b01000010,
  0b10100101,
  0b10000001,
  0b10100101,
  0b10011001,
  0b01000010,
  0b00111100
};

void setup() {
  // Настраиваем пин с потенциометром в режим входа
  pinMode(POT_PIN, INPUT);
  // Инициализируем матрицу
  matrix.begin();
  // Очищаем матрицу
  matrix.clear();
  // Устанавливаем ориентацию матрицы на 0 градусов (по умолчанию)
  matrix.setRotation(ROTATION_0);
  // Отображаем на матрице лого Амперки
  matrix.drawBitmap(amperka);
}

void loop() {
  // Считываем значение с потенциометра
  int brightness = readPot(POT_PIN);
  // Отражаем показания с потенциометра на яркости матрице
  updateBrightnessMatrix(brightness);
}

// Функция считывания показаний с потенциометра
int readPot(int pin) {
  // Создаём переменную для хранения
  // аналогового сигнала с потенциометра в отчётах АЦП
  int sensorADC = 0;
  // Создаём переменную для хранения
  // преобразованных показаний с потенциометра
  int sensorValue = 0;
  // Считываем аналоговый сигнал с потенциометра
  sensorADC = analogRead(pin);
  // Преобразуем диапазон значений с потенциометра [0;1023]
  // в диапазон значений для выбора яркости матрицы [0;9]
  sensorValue = map(sensorADC, 0, 1023, 0, 9);
  // Возвращаем полученное значение
  return sensorValue;
}

// Функция обновления яркости матрицы
void updateBrightnessMatrix(int value) {
  switch (value) {
    case 0: matrix.setCurrentLimit(ROW_CURRENT_05MA); break;
    case 1: matrix.setCurrentLimit(ROW_CURRENT_10MA); break;
    case 2: matrix.setCurrentLimit(ROW_CURRENT_15MA); break;
    case 3: matrix.setCurrentLimit(ROW_CURRENT_20MA); break;
    case 4: matrix.setCurrentLimit(ROW_CURRENT_25MA); break;
    case 5: matrix.setCurrentLimit(ROW_CURRENT_30MA); break;
    case 6: matrix.setCurrentLimit(ROW_CURRENT_35MA); break;
    case 7: matrix.setCurrentLimit(ROW_CURRENT_40MA); break;
    case 8: matrix.setCurrentLimit(ROW_CURRENT_45MA); break;
    case 9: matrix.setCurrentLimit(ROW_CURRENT_50MA); break;
  }
}
</code>

==== №4. Управление углом ====

{{ :kits:io-kit:sonar:040-drawing-wiring-cmyk.png?nolink&550 |}}

<code C ServoSwitch.ino [enable_line_numbers="true"]>
// Подключаем библиотеку для работы с сервоприводом
#include <Servo.h>

// Создаём объект сервопривода
Servo servo;

// Даём понятное имя пину 5 с сервоприводом
constexpr uint8_t SERVO_PIN = 5;

// Задаём минимальный и максимальный угол поворота сервопривода
constexpr uint8_t MIN_ANGLE = 0;
constexpr uint8_t MAX_ANGLE = 180;
// Вычисляем средний угол сервопривода
constexpr uint8_t MID_ANGLE = (MIN_ANGLE + MAX_ANGLE) / 2;

void setup() {
  // Подключаем сервомотор
  servo.attach(SERVO_PIN);
}

void loop() {
  // Устанавливаем вал сервопривода в минимальный угол
  servo.write(MIN_ANGLE);
  // Ждём 1 секунду
  delay(1000);
  // Устанавливаем вал сервопривода в среднее положение
  servo.write(MID_ANGLE);
  // Ждём 1 секунду
  delay(1000);
  // Устанавливаем вал сервопривода в максимальный угол
  servo.write(MAX_ANGLE);
  // Ждём 1 секунду
  delay(1000);
  // Устанавливаем вал сервопривода в среднее положение
  servo.write(MID_ANGLE);
  // Ждём 1 секунду
  delay(1000);
}
</code>


==== №5. Штурвал ====

{{ :kits:io-kit:sonar:050-drawing-wiring-cmyk.png?nolink&700 |}}

<code C ControlWheel.ino [enable_line_numbers="true"]>
// Подключаем библиотеку для работы с сервоприводом
#include <Servo.h>

// Создаём объект сервопривода
Servo servo;

// Даём понятное имя пину 5 с сервоприводом
constexpr uint8_t SERVO_PIN = 5;

// Даём понятное имя пину A2 с потенциометром
constexpr uint8_t POT_PIN = A2;

void setup() {
  // Настраиваем пин с потенциометром в режим входа
  pinMode(POT_PIN, INPUT);
  // Подключаем сервомотор
  servo.attach(SERVO_PIN);
}

void loop() {
  // Считываем аналоговый сигнал с потенциометра
  int rotation = analogRead(POT_PIN);
  // Преобразуем диапазон значений с потенциометра [0;1023]
  // в диапазон значений для угла вала сервопривода [0;180]
  int position = map(rotation, 0, 1023, 0, 180);
  // Выдаём результат на сервопривод
  servo.write(position);
}
</code>

==== №6. Замок ====

{{ :kits:io-kit:sonar:060-drawing-wiring-cmyk.png?nolink&700 |}}

<code C SwitchLock.ino [enable_line_numbers="true"]>
// Подключаем библиотеку для работы с сервоприводом
#include <Servo.h>

// Подключаем библиотеку для работы с кнопкой
#include <TroykaButton.h>

// Подключаем библиотеку для работы со светодиодной матрицей
#include <TroykaLedMatrix.h>

// Создаём объект сервопривода
Servo servo;

// Создаём объект кнопки на пине A2
TroykaButton button(A2);

// Создаём объект матрицы
TroykaLedMatrix matrix;

// Даём понятное имя пину 5 с сервоприводом
constexpr uint8_t SERVO_PIN = 5;

// Задаём минимальный и максимальный угол поворота сервопривода
constexpr uint8_t MIN_ANGLE = 0;
constexpr uint8_t MAX_ANGLE = 180;

// Создаём переменную для хранения состояние замка
bool lockState;

// Создаём иконку закрытого замка в двоичной системе BIN
const uint8_t lockClosed[] {
  0b00110000,
  0b01001000,
  0b01001000,
  0b11111100,
  0b10000100,
  0b10000100,
  0b10000100,
  0b11111100
};

// Создаём иконку открытого замка в двоичной системе BIN
const uint8_t lockOpen[] {
  0b00000110,
  0b00001001,
  0b00001001,
  0b11111100,
  0b10000100,
  0b10000100,
  0b10000100,
  0b11111100
};

void setup() {
  // Подключаем сервомотор
  servo.attach(SERVO_PIN);
  // Инициализируем матрицу
  matrix.begin();
  // Очищаем матрицу
  matrix.clear();
  // Устанавливаем состояние открытого замка
  lockState = true;
  // Отображаем на матрице иконку открытого замка
  matrix.drawBitmap(lockOpen);
  // Устанавливаем вал сервопривода в минимальный угол
  servo.write(MIN_ANGLE);
}

void loop() {
  // Считываем состояние с кнопки
  button.read();
  // Определяем нажатие кнопки
  if (button.justPressed()) {
    // Если замок открыт
    if (lockState) {
      // Устанавливаем вал сервопривода в максимальный угол
      servo.write(MAX_ANGLE);
      // Отображаем на матрице иконку закрытого замка
      matrix.drawBitmap(lockClosed);
    } else {
      // Устанавливаем вал сервопривода в минимальный угол
      servo.write(MIN_ANGLE);
      // Отображаем на матрице иконку открытого замка
      matrix.drawBitmap(lockOpen);
    }
    // Инвертируем переменную состояние замка
    lockState = !lockState;
  }
}
</code>

==== №7. Консольный дальномер ====

{{ :kits:io-kit:sonar:070-drawing-wiring-cmyk.png?nolink&550 |}}

<code C LidarConsole.ino [enable_line_numbers="true"]>
// Подключаем библиотеку для работы с дальномером
#include <EasyUltrasonic.h>

// Создаём объект дальномера
EasyUltrasonic distSensor;

// Даём понятные имена пинам дальномера TRIG и ECHO
constexpr uint8_t TRIG_PIN = 11;
constexpr uint8_t ECHO_PIN = 10;

void setup() {
  // Открываем монитор Serial-порта
  Serial.begin(9600);
  // Инициализируем дальномер
  distSensor.attach(TRIG_PIN, ECHO_PIN);
}

void loop() {
  // Считываем расстояние до объекта в см
  float distance = distSensor.getDistanceCM();
  // Выводим результат в консоль
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");
  // Ждём 100 мс
  delay(100);
}
</code>

==== №8. Графический дальномер ====

{{ :kits:io-kit:sonar:080-drawing-wiring-cmyk.png?nolink&700 |}}

<code C LidarDrawing.ino>
// Подключаем библиотеку для работы с дальномером
#include <EasyUltrasonic.h>
// Подключаем библиотеку для работы со светодиодной матрицей
#include <TroykaLedMatrix.h>

// Создаём объект дальномера
EasyUltrasonic distSensor;

// Создаём объект матрицы
TroykaLedMatrix matrix;

// Даём понятное имя пину A2 с пищалкой
constexpr uint8_t BUZZER_PIN = A2;

// Даём понятные имена пинам дальномера TRIG и ECHO
constexpr uint8_t TRIG_PIN = 11;
constexpr uint8_t ECHO_PIN = 10;

// Задаём минимальное и максимальное детектируемое расстояние дальномера в см 
constexpr uint8_t MIN_DIST = 5;
constexpr uint8_t MAX_DIST = 30;

// Создаём константу для хранения паузы между кадрами анимации
constexpr int DELAY_FRAME = 500;

// Создаём константу для хранения тригера сигнализации в см
constexpr int ALARM_DIST = 30;

// Создаём массив для хранения расстояния до объекта в матричном представлении
byte distMatrix[8];

void setup() {
  // Настраиваем пин с пищалкой в режим выхода
  pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);
  // Инициализируем дальномер
  distSensor.attach(TRIG_PIN, ECHO_PIN, MIN_DIST, MAX_DIST);
  // Инициализируем матрицу
  matrix.begin();
  // Очищаем матрицу
  matrix.clear();
  // Устанавливаем ориентацию матрицы на 90 градусов
  matrix.setRotation(ROTATION_90);
}

void loop() {
  // Считываем расстояние до объекта в см
  int dist = distSensor.getDistanceCM();
  // Преобразуем диапазон значений с дальномера [MIN_DIST;MAX_DIST]
  // в графический диапазон значений для столбца матрицы от 0 до 8 точек
  distMatrix[0] = matrix.map(dist, MIN_DIST, MAX_DIST);
  // Отображаем все столбцы на матрице
  matrix.drawBitmap(distMatrix);
  // Обновляем звуковую сигнализацию
  updateAlarm(dist);
  // Сдвигаем кадр на один столбец
  shiftMatrixImage();
  // Ждём 500 мс
  delay(DELAY_FRAME);
}

// Функция сдвига кадра по столбцам
void shiftMatrixImage() {
  for (int i = 7; i > 0; i--) {
    distMatrix[i] = distMatrix[i - 1];
  }
}

// Функция обновления звуковой сигнализации
void updateAlarm(int dist) {
  // Если текущее расстояние до препятствия меньше тригера
  if (dist < ALARM_DIST) {
    // Включаем звуковую сигнализацию
    tone(BUZZER_PIN, 1000, 100);
  } else {
    // Выключаем звуковую сигнализацию
    noTone(BUZZER_PIN);
  }
}
</code>

==== №9 Сонар ====

{{ :kits:io-kit:sonar:090-drawing-wiring-cmyk.png?nolink&700 |}}

<code C Sonar.ino [enable_line_numbers="true"]>
// Подключаем библиотеку для работы с дальномером
#include <EasyUltrasonic.h>
// Подключаем библиотеку для работы с сервоприводом
#include <Servo.h>
// Подключаем библиотеку для работы со светодиодной матрицей
#include <TroykaLedMatrix.h>

// Создаём объект дальномера
EasyUltrasonic distSensor;

// Создаём объект сервопривода
Servo servo;

// Создаём объект матрицы
TroykaLedMatrix matrix;

// Даём понятное имя пину A2 с пищалкой
constexpr uint8_t BUZZER_PIN = A2;

// Даём понятные имена пинам дальномера TRIG и ECHO
constexpr uint8_t TRIG_PIN = 11;
constexpr uint8_t ECHO_PIN = 10;

// Даём понятное имя пину 5 с сервоприводом
constexpr uint8_t SERVO_PIN = 5;

// Задаём минимальный и максимальный угол поворота сервопривода
constexpr uint8_t MIN_ANGLE = 0;
constexpr uint8_t MAX_ANGLE = 180;

// Вычисляем количество градусов в каждом секторе,
// делим диапазон угла сервопривода на 8 равных секторов
constexpr uint8_t STEP_ANGLE = (MAX_ANGLE - MIN_ANGLE) / 7;

// Задаём минимальное и максимальное детектируемое расстояние дальномера в см
constexpr uint8_t MIN_DIST = 5;
constexpr uint8_t MAX_DIST = 30;

// Создаём константу для хранения тригера сигнализации в см
constexpr int ALARM_DIST = 30;

// Создаём константу для хранения паузы между поворотом вала сервопривода
constexpr int DELAY_SWEEP = 50;

// Создаём массив для хранения расстояния до объекта в матричном представлении
byte distMatrix[8];

void setup() {
  // Настраиваем пин с пищалкой в режим выхода
  pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);
  // Инициализируем дальномер
  distSensor.attach(TRIG_PIN, ECHO_PIN, MIN_DIST, MAX_DIST);
  // Подключаем сервомотор
  servo.attach(SERVO_PIN);
  // Инициализируем матрицу
  matrix.begin();
  // Очищаем матрицу
  matrix.clear();
  // Устанавливаем ориентацию матрицы на 90 градусов
  matrix.setRotation(ROTATION_90);
}

void loop() {
  // Перебираем значения угла сервопривода от min до max
  for (int angle = MIN_ANGLE; angle <= MAX_ANGLE; angle++) {
    // Вызываем функцию обновления состояние сонара
    updateSonar(angle);
  }
  // Перебираем значения угла сервопривода от max до min
  for (int angle = MAX_ANGLE; angle >= MIN_ANGLE; angle--) {
    // Вызываем функцию обновления состояние сонара
    updateSonar(angle);
  }
}

// Функция обновления состояния сонара
void updateSonar(int angle) {
  // Отправляем текущий угол на сервопривод
  servo.write(angle);
  // Выжидаем паузу
  delay(DELAY_SWEEP);
  // Если вал мотора достиг нового сектора
  if (angle % STEP_ANGLE == 0) {
    // Вычисляем номер сектора от 0 до 7
    int colMatrix = angle / STEP_ANGLE;
    // Считываем расстояние до объекта в см
    int dist = distSensor.getDistanceCM();
    // Преобразуем диапазон значений с дальномера [MIN_DIST;MAX_DIST]
    // в графический диапазон значений для столбца матрицы от 0 до 8 точек
    distMatrix[colMatrix] = matrix.map(dist, MIN_DIST, MAX_DIST);
    // Отображаем все столбцы на матрице
    matrix.drawBitmap(distMatrix);
    // Обновляем звуковую сигнализацию
    updateAlarm(dist);
  }
}

// Функция обновления звуковой сигнализации
void updateAlarm(int dist) {
  // Если текущее расстояние до препятствия меньше тригера
  if (dist < ALARM_DIST) {
    // Включаем звуковую сигнализацию
    tone(BUZZER_PIN, 1000, 100);
  } else {
    // Выключаем звуковую сигнализацию
    noTone(BUZZER_PIN);
  }
}
</code>

===== Ресурсы =====

  * [[amp>collection/io-kits?utm_source=man&utm_campaign=io-kit-sonar&utm_medium=wiki|Наборы IO.KIT]] в магазине
  * [[kits:io-kit|Электронные материалы IO.KIT]]
==== Софт ====

  * [[amp>page/arduino-ide?utm_source=announce&utm_campaign=io-kit-sonar&utm_medium=wiki|Страница загрузки Arduino IDE]]

==== Библиотеки ====

  * [[https://github.com/SpulberGeorge/EasyUltrasonic|EasyUltrasonic]]
  * [[https://www.arduino.cc/reference/en/libraries/servo/|Servo]]
  * [[https://github.com/amperka/TroykaLedMatrix/|TroykaLedMatrix]]
  * [[https://xantorohara.github.io/led-matrix-editor/|Редактор изображений для LED-матрицы]]