Материалы для преподавателей: Работа в среде Arduino

Для быстрого и удобного создания программы для Arduino существует среда визуального программирования S4A, основанная на SKRETCH — визуальной объектно-ориентированной среде программирования для обучения школьников младших и средних классов. Она позволяет не писать код, а собирать программу из блоков.

Для визуализации данных, полученных с датчиков, введем несколько новых понятий.
Обведенная в красную рамку область называется холстом. На холсте располагаются объекты. Сейчас это рисунок нашей Arduino.

Рисунок 2 – Холст

Внешний вид объектов можно менять, используя вкладку Костюмы (рисунок 3).

Рисунок 3 – Импорт костюмов

Далее нажимаем на кнопку Импорт и выбираем нужные нам костюмы.
Работать с костюмами можно используя блоки из группы Внешность.

Группа внешность

Английский вариант

Русский вариант

Описание

— заменяет костюм на холсте. — устанавливает размер объекта в процентах.  — изменяет размер объекта относительно текущего. Аргумент задается в процентах.

— выводит текст на холсте. Аргумент может быть как текстом, так и переменной.

Программировать Arduino можно не только в визуальной среде S4A, но и написанием кода на языке программирования Processing/Wiring. Этот язык программирования основан на языке С++, с добавлением некоторых функций, которые облегчают работу с Arduino.
Программирование на языке C++ позволяет использовать больше возможностей Arduino. Например, любой порт можно настроить как вход и как выход, а количество используемых портов ограничивается только их наличием на плате.

Программа, написанная в IDE Arduino называется скетчем. Каждый скетч должен состоять как минимум из двух функций:

void setup()
{
  операторы;
}

void loop()
{
  операторы;
}

В начале программы, перед функцией setup, обычно, объявляются переменные. После включения питания платы первой выполняется функция setup. Она выполняется только один раз. Обычно в ней инициализируются (устанавливаются) режимы работы портов: порты, к которым подключены различные датчики устанавливаются как входы, а порты с исполнительными устройствами как выходы.
Код, написанный в функции loop() начинает выполняться после выполнения функции setup(), и выполняется в бесконечном цикле снова и снова. В этой функции выполняется основная работа: различные вычисления, получение значений датчиков, вывод значений на порты.
В таблице ниже приведены в соответствия блоки из Skretch и их аналоги — функции из С++.

Блок из Skretch

Аналог в С++

Описание

digitalRead(2); Возвращает значение ИСТИНА, если на порте значение HIGH и ЛОЖЬ, если LOW. digitalRead(2); Возвращает значение ИСТИНА, если на порте значение HIGH и ЛОЖЬ, если LOW. analogRead(0); Возвращает аналоговое значение с заданного порта analogWrite(5,255); Посылает на порт аналоговое значение от 0 до 255. Функция в С++ может посылать аналоговое значение и на дискретные и на аналоговые порты. analogWrite(5,255); Посылает на порт аналоговое значение от 0 до 255. Функция в С++ может посылать аналоговое значение и на дискретные и на аналоговые порты. digitalWrite(10,LOW); Посылает на заданный порт значение LOW digitalWrite(10, HIGH); Посылает на заданный порт значение HIGH digitalWrite(10, HIGH); Посылает на заданный порт значение HIGH delay(1000); Задержка в миллисекундах.

if (/*условие*/)
{ /*
дейсвия, выполняемые, если выполняется условие */
};

Выполняет действия, указанные между фигурных скобок, если условие истинно. Если выполняемое действие одно, то оно может не заключаться в фигурные скобки. Условие записывается с помощью следующих операторов отношения: == — проверка на равенство, < — меньше, > — больше, <= — меньше или равно, >= больше или равно, != — не равно.   if (/*условие*/)
{ /*
дейсвия, выполняемые, если выполняется условие */
}
else { /*
действия, выполняемые, если условие не выполняется */
};

Выполняется аналогично предыдущей функции, но после слова else указываются действия, которые должны выполняться, если условие ложно.

   void loop()
{
/*действия, которые будут выполняться постоянно, пока включено питание платы*/
}  Одна из обязательных функций. Внутри располагаются действия, которые будут выполняться постоянно, пока включено питание.

Рекомендованная длительность урока – 2 астрономических часа.

Структура лекционно – практического занятия следующая:

1) 10 мин – устный/письменный блиц — опрос по предыдущим темам
2) 10 мин – доклад одного из учащихся по теме, связанной с темой урока.
3) 30 мин – теоретическая часть
4) 60 мин – выполнение практического задания
5) 10 мин – проверка выполненных проектов, устный блиц – опрос по теме урока.

Структура практического занятия:

1) 10 мин – устный/письменный блиц — опрос по предыдущим темам
2) 100 мин – выполнение практического задания
3) 10 мин – проверка выполненных проектов, устный блиц – опрос по теме урока.

Структура итогового занятия:

1) 60 мин – письменные ответы на теоретические вопросы
2) 60 мин – выполнение практического задания

Практическая часть

Пример программы, которая “моргает” светодиодом.

Скрипт в Skretcs

Программа  на C++

void setup()
{
  pinMode(10, OUTPUT);
}

void loop()
{
  digitalWrite(10, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(10,LOW);
  delay(1000);
}

Пример программы, которая зажигает светодиод при нажатой кнопке.

Скрипт в Skretcs

Программа на C++

void setup()
{
  pinMode(10, OUTPUT);
}

void loop()
{
  if (digitalRead(2)==HIGH)
  {
    digitalWrite(10, HIGH);
    delay(1000);
  }
  else
  {
    digitalWrite(10,LOW);
    delay(1000);
  }
}

Download