Arduino 演練 - 開關電路與LED跑馬燈效果加強版

最近摸了一下Arduino的書籍及天瓏官網上的Arduino基本入門套件，來過過癮以前大學時可

以動手接的電路板，再加上還可以寫code燒錄到控制板上面，如根據程式邏輯來控制LED

二極體的明滅，感覺比起以前只是單純接電路來說顯得比較有趣的說!!

由於小弟我電路不太會接，因此頂多有能力在code上面做一些變化，電路的部分接的都很簡

單說! 甚至只是將兩個範例電路混在一起接通，因此在這邊只是純分享加強範例的code來做

個展示!

PS. 這不是教學文，因為我也是初學者XD，若有問題請不吝指正! 並一起學習囉!

在此使用的素材如下：
1. Arduino Uno R3
2. 麵包板
3. 10KΩ*1
4. 220Ω*4
5. LED燈(藍)*4
6. 按鍵開關*1
7. 麵包線*8

這個演練合併範例中的開關電路+跑馬燈電路，可參閱超圖解 arduino 互動設計入門第3版

第4章部分的4-1, 4-2小節。由於套件與書本是不同來源，因此並不一定會按照書中的電阻及

開關都一致囉!

實際電路接法

一、演練效果說明

當使用者按下按鍵開關時，由左至右的LED燈會依序亮起來；直到放開按鍵後，LED燈才

會反方向依序滅掉! 在這之中，若再次按下按鍵會從最左邊暗的LED繼續亮起來!

二、簡單說明一下電路接法

首先，開關按鍵部分需在接地之中接上一10K電阻，避免造成輸入腳位2讀到0 or 1產生浮動

訊號! 也就是初始時沒按下按鍵燈就亮了。 再來是四顆LED分別對應四根220電阻，設定輸

出的腳位是8 ~ 11 ! 

三、程式說明

原則上arduino program有一個初始化的setup method及不斷repeat來執行動作的loop method

在method外宣告的變數則為全域變數

void setup() {
// put your setup code here, to run once:
}

void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
}

在setup()內通常可以先指定您要針對哪些腳位進行輸入or輸出的設定

void setup() {
  for(byte i = 0 ; i < COUNT ; i++){
     pinMode(LED_START + i, OUTPUT);
  }
  pinMode(SW, INPUT);
}

在loop()內您可以定義程式執行邏輯

const byte LED_START = 8;
const byte COUNT = 4;
const byte SW = 2;
byte last = 0;

void loop() {
   boolean on = digitalRead(SW);
   if(on){
    //display LED on
    if(last != COUNT){
      for(byte i = 0 ; i < COUNT ; i++){
        digitalWrite(LED_START + i, HIGH);
        if(last <= 4)last++;
        i = checkIfClicked(i, on);
      }
    } 
  }else{
    //display LED off
    if(last != 0){
      for(byte i = last ; i > 0 ; i--){
        digitalWrite(LED_START + (i - 1), LOW);
        if(last > 0)last--;
        i = checkIfClicked(i, on);
      }
    }  
  }
}

3.1 當按鍵按下時

首先從腳位2讀到的訊號為1 or 0，若為1表示user按下按鍵，on變數為true

digitalRead - Reads the value from a specified digital pin, either HIGH or LOW. (官網說明)

判斷last是否等於COUNT，目的是防堵LED燈都亮起來後，繼續進入此區域重複執行!

但若有一盞燈沒有亮起來，就可以進入!

digitalWrite - Write a HIGH or a LOW value to a digital pin. (官網說明)

當呼叫到checkIfClicked表示檢查按鍵按下當下，傳入的參數分別為執行迴圈的變數i及當下

的boolean變數此時為true。若user鬆開按鍵，此時區域變數on => 0 or false，如此一來

在else區塊內使得current = COUNT，當回傳並assign至i變數後，將會立即跳出for迴圈執行!!

byte checkIfClicked(byte i, boolean currentOn){
  delay(100);
  boolean on = digitalRead(SW);
  byte current = i;
  if(!currentOn){
    if(on)current = 1;
  }else{
    if(!on)current = COUNT;
  }
  return current;
}

3.2 當按鍵鬆開時

從3.1跳出迴圈之後，回到loop()起始，此時on => false便進入else區塊內

這個時候last變數會記錄剛剛亮起了幾盞LED燈，進入迴圈後會依續從最後一盞燈往回暗去

此時一樣會進入checkIfClicked method，若還沒有全部暗去之前user又按下了按鍵，此時

current = 1，當回傳並assign至i變數後，將會立即跳出for迴圈執行!!

但若是全部的燈都暗去了且user沒有任何動作，程式又會回到loop()內且無法再次進入

display LED off區塊內，因為last變數已為0!

DEMO影片如下：

PS. 由於影片與上面的圖片兩個上下顛倒過來，因此影片中燈是由右至左亮起來!

參考資料
趙英傑著 超圖解 arduino 互動設計入門第3版第四章節