Programski jezici → Arduino i ESP32 → LED dioda, taster i semafor

Arduino: LED dioda, taster i semafor

Posle prvog programa iz lekcije Uvod u Arduino pravimo prava mala kola na eksperimentalnoj ploči. Naučićemo kako se ispravno povezuje LED dioda, kako Arduino čita taster i kako od tri LED diode nastaje semafor – pa i semafor sa dugmetom za pešake.

Šta nam treba

• Arduino Uno (ili klon) i USB kabl
• eksperimentalna ploča (breadboard) i žice
• tri LED diode: crvena, žuta i zelena
• tri otpornika od 220 Ω (crveno-crveno-braon)
• jedan taster sa četiri nožice

LED dioda i otpornik

LED dioda propušta struju samo u jednom smeru. Duža nožica je anoda (+) i vezuje se ka pinu Arduina, a kraća nožica je katoda (−) i vezuje se na GND. Ako je okreneš naopako, neće se ništa pokvariti – samo neće svetleti.

LED dioda se nikada ne vezuje bez otpornika. Bez njega kroz diodu bi potekla prevelika struja i pregorela bi i dioda i pin. Otpornik od 220 Ω ograničava struju na oko 13 mA: (5 V − 2 V) / 220 Ω ≈ 0,013 A. Otpornik može da stoji sa bilo koje strane diode.

Program 1: LED dioda na pinu 7

// Arduino – LED dioda na pinu 7 trepće
const int LED = 7;              // LED (duža nožica) preko otpornika 220 oma na pin 7

void setup() {
  pinMode(LED, OUTPUT);         // pin 7 je izlaz
}

void loop() {
  digitalWrite(LED, HIGH);      // upali: na pinu je 5 V
  delay(1000);                  // čekaj 1 sekundu
  digitalWrite(LED, LOW);       // ugasi: na pinu je 0 V
  delay(1000);
}

Funkcija pinMode(LED, OUTPUT) u setup() kaže da je pin izlaz. U loop() se smenjuju HIGH (5 V, LED svetli) i LOW (0 V, LED ne svetli), sa pauzom od 1000 ms između.

Taster i INPUT_PULLUP

Taster ima četiri nožice koje su unutra spojene u dva para. Postavi ga preko sredine eksperimentalne ploče, pa jednu nožicu poveži na pin 2, a dijagonalnu na GND.

Pin koji nije nigde povezan „pluta“ i čita slučajne vrednosti. Zato koristimo pinMode(TASTER, INPUT_PULLUP): unutar Arduina uključuje se otpornik koji pin drži na HIGH. Kada pritisnemo taster, pin se spaja sa GND i čita se LOW.

Program 2: LED svetli dok držimo taster

// Arduino – LED svetli dok držimo taster
const int LED = 7;
const int TASTER = 2;           // taster između pina 2 i GND

void setup() {
  pinMode(LED, OUTPUT);
  pinMode(TASTER, INPUT_PULLUP);   // unutrašnji otpornik drži pin na HIGH
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int stanje = digitalRead(TASTER);
  Serial.println(stanje);          // 1 = pušten, 0 = pritisnut
  if (stanje == LOW) {
    digitalWrite(LED, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(LED, LOW);
  }
  delay(50);
}

Otvori Serial Monitor (9600) i pritiskaj taster – videćeš kako se 1 menja u 0.

Program 3: taster kao prekidač

// Arduino – svaki pritisak tastera pali, odnosno gasi LED (kao prekidač za svetlo)
const int LED = 7;
const int TASTER = 2;

bool upaljena = false;
int prethodno = HIGH;           // stanje tastera u prošlom prolazu kroz loop()

void setup() {
  pinMode(LED, OUTPUT);
  pinMode(TASTER, INPUT_PULLUP);
}

void loop() {
  int sada = digitalRead(TASTER);
  if (prethodno == HIGH && sada == LOW) {   // trenutak kada je taster pritisnut
    upaljena = !upaljena;                   // promeni stanje
    digitalWrite(LED, upaljena ? HIGH : LOW);
    delay(30);                              // čekamo da kontakt prestane da „poskakuje“
  }
  prethodno = sada;
}

Ovde ne gledamo da li je taster pritisnut, nego trenutak kada je pritisnut: prošli put je bio HIGH, a sada je LOW. Bez toga bi LED treperela sve dok držimo taster, jer se loop() ponavlja hiljadama puta u sekundi.

Kratka pauza od 30 ms rešava „poskakivanje“ kontakta: metalni kontakti u tasteru se pri pritisku nekoliko puta brzo dodirnu i razdvoje, pa bi Arduino jedan pritisak video kao više.

Semafor

Tri LED diode, svaka sa svojim otpornikom, vezujemo na pinove 12, 7 i 4. Katode (kraće nožice) idu na zajedničku liniju GND na ivici ploče.

// Arduino – semafor: crveno, crveno + žuto, zeleno, trepćuće zeleno, žuto
const int CRVENA = 12;
const int ZUTA = 7;
const int ZELENA = 4;

// pomoćna funkcija: pali tačno one sijalice koje zadamo
void svetla(int c, int z, int g) {
  digitalWrite(CRVENA, c);
  digitalWrite(ZUTA, z);
  digitalWrite(ZELENA, g);
}

void setup() {
  pinMode(CRVENA, OUTPUT);
  pinMode(ZUTA, OUTPUT);
  pinMode(ZELENA, OUTPUT);
}

void loop() {
  svetla(HIGH, LOW, LOW);       // crveno
  delay(5000);
  svetla(HIGH, HIGH, LOW);      // crveno + žuto: pripremi se
  delay(2000);
  svetla(LOW, LOW, HIGH);       // zeleno
  delay(5000);
  for (int i = 0; i < 3; i++) { // zeleno trepće 3 puta
    svetla(LOW, LOW, LOW);
    delay(500);
    svetla(LOW, LOW, HIGH);
    delay(500);
  }
  svetla(LOW, HIGH, LOW);       // žuto
  delay(2000);
}

Funkcija svetla(c, z, g) skraćuje program: umesto tri reda digitalWrite pišemo jedan red. Takve pomoćne funkcije čine program preglednijim.

Semafor za pešake

Dodaj taster na pin 2 (druga nožica na GND). Automobili imaju zeleno sve dok pešak ne pritisne taster; tada se semafor prebacuje na crveno, pa se vraća na zeleno.

// Arduino – semafor sa tasterom za pešake
// Automobili imaju zeleno dok pešak ne pritisne taster.
const int CRVENA = 12;
const int ZUTA = 7;
const int ZELENA = 4;
const int TASTER = 2;

void svetla(int c, int z, int g) {
  digitalWrite(CRVENA, c);
  digitalWrite(ZUTA, z);
  digitalWrite(ZELENA, g);
}

void setup() {
  pinMode(CRVENA, OUTPUT);
  pinMode(ZUTA, OUTPUT);
  pinMode(ZELENA, OUTPUT);
  pinMode(TASTER, INPUT_PULLUP);
  svetla(LOW, LOW, HIGH);       // na početku: zeleno za automobile
}

void loop() {
  if (digitalRead(TASTER) == LOW) {   // pešak je pritisnuo taster
    delay(1000);                      // automobili ne staju u istom trenutku
    svetla(LOW, HIGH, LOW);           // žuto
    delay(2000);
    svetla(HIGH, LOW, LOW);           // crveno: pešaci prelaze
    delay(6000);
    svetla(HIGH, HIGH, LOW);          // crveno + žuto
    delay(2000);
    svetla(LOW, LOW, HIGH);           // ponovo zeleno
    delay(5000);                      // najmanje 5 s zeleno pre sledećeg pešaka
  }
}

Dok traje delay(), Arduino ne radi ništa drugo – ni ne čita taster. Zato pritisak tokom crvenog svetla nema efekta. U trećem zadatku ispod videćeš kako se to rešava funkcijom millis().

Česte greške

• LED ne svetli: okrenuta je naopako ili nije u istom redu ploče kao otpornik i žica.
• Taster „radi sam od sebe“: zaboravljen je INPUT_PULLUP, pa pin pluta.
• Taster nikad ne radi: obe žice su na nožicama koje su već spojene – okreni taster za 90°.
• Sve tri LED svetle slabo: zaboravljen je pinMode(..., OUTPUT) za te pinove.

Zadaci za vežbu

Pokušaj prvo sam da rešiš zadatak, pa tek onda otvori rešenje.

1. Napravi „svetlo koje trči“: tri LED diode (pinovi 4, 7 i 12) pale se jedna po jedna, napred pa nazad.
2. Broj pritiske tastera i ispisuj ih u Serial Monitoru. Posle petog pritiska LED na pinu 7 neka trepne 3 puta, a brojanje kreće ispočetka.
3. Dodaj semaforu noćni režim: pritisak tastera prebacuje semafor na trepćuće žuto, a sledeći pritisak vraća normalan rad. Taster mora da reaguje odmah, čak i dok traje neko svetlo.

// Zadatak – „svetlo koje trči“: tri LED diode pale se redom, napred i nazad
const int PINOVI[3] = { 4, 7, 12 };

void setup() {
  for (int i = 0; i < 3; i++) {
    pinMode(PINOVI[i], OUTPUT);
  }
}

void upaliSamo(int k) {
  for (int i = 0; i < 3; i++) {
    digitalWrite(PINOVI[i], i == k ? HIGH : LOW);
  }
}

void loop() {
  for (int k = 0; k < 3; k++) {     // napred
    upaliSamo(k);
    delay(200);
  }
  for (int k = 1; k >= 0; k--) {    // nazad (bez ponavljanja krajnje diode)
    upaliSamo(k);
    delay(200);
  }
}

// Zadatak – brojač pritisaka: posle 5 pritisaka LED trepne 3 puta
const int LED = 7;
const int TASTER = 2;
int broj = 0;
int prethodno = HIGH;

void setup() {
  pinMode(LED, OUTPUT);
  pinMode(TASTER, INPUT_PULLUP);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int sada = digitalRead(TASTER);
  if (prethodno == HIGH && sada == LOW) {
    broj++;
    Serial.print("Pritisaka: ");
    Serial.println(broj);
    if (broj == 5) {
      for (int i = 0; i < 3; i++) {
        digitalWrite(LED, HIGH);
        delay(200);
        digitalWrite(LED, LOW);
        delay(200);
      }
      broj = 0;                   // brojimo ispočetka
    }
    delay(30);
  }
  prethodno = sada;
}

// Zadatak – semafor sa noćnim režimom: taster prebacuje na trepćuće žuto i nazad
const int CRVENA = 12;
const int ZUTA = 7;
const int ZELENA = 4;
const int TASTER = 2;
bool nocni = false;

void svetla(int c, int z, int g) {
  digitalWrite(CRVENA, c);
  digitalWrite(ZUTA, z);
  digitalWrite(ZELENA, g);
}

// čeka zadato vreme, ali sve vreme proverava taster
void cekaj(unsigned long ms) {
  unsigned long pocetak = millis();
  while (millis() - pocetak < ms) {
    if (digitalRead(TASTER) == LOW) {
      nocni = !nocni;
      while (digitalRead(TASTER) == LOW) {
        delay(10);                // čekamo da se taster pusti
      }
      return;                     // odmah prelazimo na novi režim
    }
  }
}

void setup() {
  pinMode(CRVENA, OUTPUT);
  pinMode(ZUTA, OUTPUT);
  pinMode(ZELENA, OUTPUT);
  pinMode(TASTER, INPUT_PULLUP);
}

void loop() {
  if (nocni) {
    svetla(LOW, HIGH, LOW);
    cekaj(500);
    if (!nocni) return;
    svetla(LOW, LOW, LOW);
    cekaj(500);
  } else {
    svetla(HIGH, LOW, LOW);
    cekaj(5000);
    if (nocni) return;
    svetla(HIGH, HIGH, LOW);
    cekaj(2000);
    if (nocni) return;
    svetla(LOW, LOW, HIGH);
    cekaj(5000);
    if (nocni) return;
    svetla(LOW, HIGH, LOW);
    cekaj(2000);
  }
}

Proveri znanje