Sygnalizacja świetlna z Arduino

RgNt5Mfc9aHvi

Sprawdźmy, jak działa sygnalizacja świetlna i jak za pomocą Arduino sterować kolejnością zapalania się świateł. W środowisku Tinkercad zbudujemy układ z diodami LED, zaprogramujemy jego działanie i uruchomimy symulację przypominającą prawdziwe światła drogowe.

Dodajemy płytkę stykową

Na liście komponentów, znajdującej się po prawej stronie okna, znajdź płytkę stykową. Kliknij na nią i umieść w głównym oknie.

R2Q1QAELJAQ54

Zrzut ekranu przedstawia okno przeglądarki z otwartą stroną tinkercad. Pod adresem strony znajduje się pasek tytułowy "0930 Arduino - światła drogowe". Poniżej znajduje się pole, na którym umieszczono rysunek płytki stykowej. Po prawo znajduje się pasek z następującymi ikonami: bateria 9 V, bateria pastylkowa 3 V, bateria 1,5 V, mała płytka prototypowa, mikro bit, Arduino Uno R3, silnik wibracyjny, silnik prądu. Nad paskiem znajduje się również pole wyszukiwania. Pasek można przewijać. — Płytka prototypowa
Źródło: Contentplus.pl Sp. z o.o., *Płytka prototypowa*.

Dodajemy diody LED

Znajdź i dodaj do naszej płytki stykowej diody LED. Z listy rozwijanej wybierz kolory, odpowiadające kolorom sygnalizacji świetlnej.

R1RC6V57O39EQ

Dodajemy przycisk

Do płytki stykowej dodaj przycisk Tact switch.

R17O7O498BBE5

Dodajemy rezystory

Do każdej anody diody LED dodaj rezystor i ustaw jego wartość na 220 Ωomega. Dodaj również rezystor o wartości 10 kΩomega do jednej z nóżek przycisku. Drugą jego nóżkę podłącz do ujemnej szyny płytki stykowej.

R17SXKJ59X65T

Łączymy diody przewodami

Łączymy katody diod z ujemną szyną płytki stykowej.

RDBVKBAT99DP5

Dodajemy płytkę Arduino

Szukamy na liście moduł Arduino Uno i wstawiamy go do okna symulacji.

R17OCDBQHKETB

Łączymy płytkę z diodami

Łączymy pin GND Arduino Uno z ujemną szyną płytki.

Następnie łączymy wolne nóżki rezystorów oraz przycisk z modułem Arduino Uno.

Diody dla przejścia dla pieszych:

rezystor diody czerwonej z pinem D6,
rezystor diody zielonej z pinem D7.

Diody dla aut:

rezystor diody czerwonej z pinem D8,
rezystor diody żółtej z pinem D9,
rezystor diody zielonej z pinem D10.
R12ZHFBTELSDT
Zrzut ekranu przedstawia okno przeglądarki z otwartą stroną tinkercad. Pod adresem strony znajduje się pasek tytułowy "0930 Arduino - światła drogowe". Poniżej znajduje się pole, na którym umieszczono rysunek płytki stykowej, w którą wpięto pięć diod LED. Diody wpięte są w kolumnie „j” i od lewej mamy diody symulujące światła dla pojazdów: czerwoną, żółtą, zieloną, odstęp i dalej diody symulujące światła dla pieszych: czerwoną, zieloną. W środek płytki stykowej wpięto włącznik. Pod diodami wpięto w środek płytki pięć rezystorów oraz jeden rezystor 10 omega w tym samym wierszu, w którym wpięty jest włącznik. Podłączono przewody, którymi połączono ze sobą w poziomie kolejne diody oraz ostatnią diodę z rezystorem 10 omega. W polu po lewo od płytki umieszczono rysunek Arduino Uno R3. Moduł Arduino połączono przewodem od masy GND do wolnych nóżek rezystorów. Połączono również rezystory diod LED z pinami. Połączenia są następujące, zaczynając od lewej strony: diody dla aut: rezystor diody pierwszej (czerwonej) z pinem D8, rezystor diody drugiej (żółtej) z pinem D9, rezystor diody trzeciej (zielonej) z pinem D10. Diody dla przejścia dla pieszych: rezystor diody czwartej (czerwonej) z pinem D6, rezystor diody piątej (zielonej) z pinem D7. Po prawo znajduje się pasek z następującymi ikonami: mikro bit, Arduino Uno R3, silnik wibracyjny, silnik prądu stałego, mikroserwo, hobbystyczny silnik. Nad paskiem znajduje się również pole wyszukiwania. Pasek można przewijać.
Źródło: Contentplus.pl Sp. z o.o., Gotowy układ.

Kodujemy układ

Przejdźmy teraz do napisania kodu.

Rozpocznijmy od utworzenia zmiennych. Każda zmienna przechowuje numer pinu, do którego podłączono odpowiednią diodę lub przycisk. Dzięki temu później łatwiej sterować elementami układu.

const int autaZielonaPin = 10;
const int autaZoltaPin = 9;
const int autaCzerwonaPin = 8;

const int ludzieZielonaPin = 7;
const int ludzieCzerwonaPin = 6;

const int przycisk = 2;

Funkcja setup() wykonuje się tylko raz, po uruchomieniu Arduino. Polecenie pinMode() określa sposób działania pinu. Diody są ustawione jako OUTPUT, ponieważ Arduino wysyła do nich sygnał.

pinMode(autaZielonaPin, OUTPUT);

Następnie ustawiany jest stan początkowy sygnalizacji. Na początku samochody mają zielone światło, a piesi czerwone. Pozostałe diody są wyłączone.

digitalWrite(autaZielonaPin, HIGH);
digitalWrite(ludzieCzerwonaPin, HIGH);

Funkcja loop() jest wykonywana przez cały czas działania programu. Arduino sprawdza, czy pieszy nacisnął przycisk. Polecenie digitalRead() odczytuje stan przycisku. Wartość HIGH oznacza, że przycisk został naciśnięty.

if (digitalRead(przycisk) == HIGH)

Po naciśnięciu przycisku zielone światło dla samochodów zostaje wyłączone, a włącza się żółte:

digitalWrite(autaZielonaPin, LOW);
digitalWrite(autaZoltaPin, HIGH);

Po kilku sekundach zapala się czerwone światło dla samochodów.

digitalWrite(autaZoltaPin, LOW);
digitalWrite(autaCzerwonaPin, HIGH);

Polecenie delay() zatrzymuje program na określony czas. Na przykład:

delay(5000);

Gdy samochody mają czerwone światło, piesi otrzymują zielone:

digitalWrite(ludzieCzerwonaPin, LOW);
digitalWrite(ludzieZielonaPin, HIGH);

Przed zakończeniem czasu przejścia zielona dioda dla pieszych zaczyna migać:

for (licznik = 0; licznik < 5; licznik++)

Pętla wykonuje te same polecenia pięć razy. Dioda jest naprzemiennie wyłączana i włączana:

digitalWrite(ludzieZielonaPin, LOW);
delay(500);

digitalWrite(ludzieZielonaPin, HIGH);
delay(500);

Miganie informuje pieszych, że za chwilę zapali się czerwone światło.

Po zakończeniu przejścia piesi otrzymują czerwone światło. Dla samochodów najpierw zapalają się jednocześnie światła czerwone i żółte, a następnie zielone.

Program wraca wtedy do stanu początkowego i ponownie czeka na naciśnięcie przycisku.

Poniżej przedstawiono gotowy kod programu.

Linia 1. prawy ukośnik asterysk Deklaracja pinów asterysk prawy ukośnik. Linia 3. prawy ukośnik prawy ukośnik Sygnalizacja dla samochodów. Linia 4. const int autaZielonaPin znak równości 10 średnik. Linia 5. const int autaZoltaPin znak równości 9 średnik. Linia 6. const int autaCzerwonaPin znak równości 8 średnik. Linia 8. prawy ukośnik prawy ukośnik Sygnalizacja dla pieszych. Linia 9. const int ludzieZielonaPin znak równości 7 średnik. Linia 10. const int ludzieCzerwonaPin znak równości 6 średnik. Linia 12. prawy ukośnik prawy ukośnik Przycisk dla pieszych. Linia 13. const int przycisk znak równości 2 średnik. Linia 15. int licznik średnik. Linia 17. void setup otwórz nawias okrągły zamknij nawias okrągły. Linia 18. otwórz nawias klamrowy. Linia 19. prawy ukośnik asterysk Ustawienie wyjść asterysk prawy ukośnik. Linia 20. pinMode otwórz nawias okrągły autaZielonaPin przecinek OUTPUT zamknij nawias okrągły średnik. Linia 21. pinMode otwórz nawias okrągły autaZoltaPin przecinek OUTPUT zamknij nawias okrągły średnik. Linia 22. pinMode otwórz nawias okrągły autaCzerwonaPin przecinek OUTPUT zamknij nawias okrągły średnik. Linia 24. pinMode otwórz nawias okrągły ludzieZielonaPin przecinek OUTPUT zamknij nawias okrągły średnik. Linia 25. pinMode otwórz nawias okrągły ludzieCzerwonaPin przecinek OUTPUT zamknij nawias okrągły średnik. Linia 27. prawy ukośnik asterysk Przycisk jest wejściem asterysk prawy ukośnik. Linia 28. pinMode otwórz nawias okrągły przycisk przecinek INPUT zamknij nawias okrągły średnik. Linia 30. prawy ukośnik asterysk Stan początkowy sygnalizacji asterysk prawy ukośnik. Linia 31. digitalWrite otwórz nawias okrągły autaZielonaPin przecinek HIGH zamknij nawias okrągły średnik. Linia 32. digitalWrite otwórz nawias okrągły autaZoltaPin przecinek LOW zamknij nawias okrągły średnik. Linia 33. digitalWrite otwórz nawias okrągły autaCzerwonaPin przecinek LOW zamknij nawias okrągły średnik. Linia 35. digitalWrite otwórz nawias okrągły ludzieZielonaPin przecinek LOW zamknij nawias okrągły średnik. Linia 36. digitalWrite otwórz nawias okrągły ludzieCzerwonaPin przecinek HIGH zamknij nawias okrągły średnik. Linia 37. zamknij nawias klamrowy. Linia 39. void loop otwórz nawias okrągły zamknij nawias okrągły. Linia 40. otwórz nawias klamrowy. Linia 41. prawy ukośnik asterysk Sprawdzenie przecinek czy pieszy nacisnął przycisk asterysk prawy ukośnik. Linia 42. if otwórz nawias okrągły digitalRead otwórz nawias okrągły przycisk zamknij nawias okrągły znak równości znak równości HIGH zamknij nawias okrągły. Linia 43. otwórz nawias klamrowy. Linia 44. prawy ukośnik asterysk Krótkie opóźnienie eliminujące drgania styków asterysk prawy ukośnik. Linia 45. delay otwórz nawias okrągły 50 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 47. if otwórz nawias okrągły digitalRead otwórz nawias okrągły przycisk zamknij nawias okrągły znak równości znak równości HIGH zamknij nawias okrągły. Linia 48. otwórz nawias klamrowy. Linia 49. prawy ukośnik asterysk Wyłączenie zielonego światła dla samochodów. Linia 50. i włączenie żółtego asterysk prawy ukośnik. Linia 51. digitalWrite otwórz nawias okrągły autaZielonaPin przecinek LOW zamknij nawias okrągły średnik. Linia 52. digitalWrite otwórz nawias okrągły autaZoltaPin przecinek HIGH zamknij nawias okrągły średnik. Linia 54. delay otwórz nawias okrągły 5000 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 56. prawy ukośnik asterysk Włączenie czerwonego światła dla samochodów asterysk prawy ukośnik. Linia 57. digitalWrite otwórz nawias okrągły autaZoltaPin przecinek LOW zamknij nawias okrągły średnik. Linia 58. digitalWrite otwórz nawias okrągły autaCzerwonaPin przecinek HIGH zamknij nawias okrągły średnik. Linia 60. delay otwórz nawias okrągły 1000 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 62. prawy ukośnik asterysk Włączenie zielonego światła dla pieszych asterysk prawy ukośnik. Linia 63. digitalWrite otwórz nawias okrągły ludzieCzerwonaPin przecinek LOW zamknij nawias okrągły średnik. Linia 64. digitalWrite otwórz nawias okrągły ludzieZielonaPin przecinek HIGH zamknij nawias okrągły średnik. Linia 66. delay otwórz nawias okrągły 5000 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 68. prawy ukośnik asterysk Miganie zielonego światła dla pieszych asterysk prawy ukośnik. Linia 69. for otwórz nawias okrągły licznik znak równości 0 średnik licznik otwórz nawias ostrokątny 5 średnik licznik plus plus zamknij nawias okrągły. Linia 70. otwórz nawias klamrowy. Linia 71. digitalWrite otwórz nawias okrągły ludzieZielonaPin przecinek LOW zamknij nawias okrągły średnik. Linia 72. delay otwórz nawias okrągły 500 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 74. digitalWrite otwórz nawias okrągły ludzieZielonaPin przecinek HIGH zamknij nawias okrągły średnik. Linia 75. delay otwórz nawias okrągły 500 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 76. zamknij nawias klamrowy. Linia 78. prawy ukośnik asterysk Zatrzymanie ruchu pieszych asterysk prawy ukośnik. Linia 79. digitalWrite otwórz nawias okrągły ludzieZielonaPin przecinek LOW zamknij nawias okrągły średnik. Linia 80. digitalWrite otwórz nawias okrągły ludzieCzerwonaPin przecinek HIGH zamknij nawias okrągły średnik. Linia 82. delay otwórz nawias okrągły 1000 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 84. prawy ukośnik asterysk Przygotowanie samochodów do ruszenia dwukropek. Linia 85. jednocześnie świeci czerwone i żółte asterysk prawy ukośnik. Linia 86. digitalWrite otwórz nawias okrągły autaZoltaPin przecinek HIGH zamknij nawias okrągły średnik. Linia 88. delay otwórz nawias okrągły 2000 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 90. prawy ukośnik asterysk Włączenie zielonego światła dla samochodów asterysk prawy ukośnik. Linia 91. digitalWrite otwórz nawias okrągły autaCzerwonaPin przecinek LOW zamknij nawias okrągły średnik. Linia 92. digitalWrite otwórz nawias okrągły autaZoltaPin przecinek LOW zamknij nawias okrągły średnik. Linia 93. digitalWrite otwórz nawias okrągły autaZielonaPin przecinek HIGH zamknij nawias okrągły średnik. Linia 95. prawy ukośnik asterysk Oczekiwanie na zwolnienie przycisku asterysk prawy ukośnik. Linia 96. while otwórz nawias okrągły digitalRead otwórz nawias okrągły przycisk zamknij nawias okrągły znak równości znak równości HIGH zamknij nawias okrągły. Linia 97. otwórz nawias klamrowy. Linia 98. delay otwórz nawias okrągły 10 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 99. zamknij nawias klamrowy. Linia 100. zamknij nawias klamrowy. Linia 101. zamknij nawias klamrowy. Linia 102. zamknij nawias klamrowy.

/* Deklaracja pinów */

// Sygnalizacja dla samochodów
const int autaZielonaPin = 10;
const int autaZoltaPin = 9;
const int autaCzerwonaPin = 8;

// Sygnalizacja dla pieszych
const int ludzieZielonaPin = 7;
const int ludzieCzerwonaPin = 6;

// Przycisk dla pieszych
const int przycisk = 2;

int licznik;

void setup()
{
  /* Ustawienie wyjść */
  pinMode(autaZielonaPin, OUTPUT);
  pinMode(autaZoltaPin, OUTPUT);
  pinMode(autaCzerwonaPin, OUTPUT);

  pinMode(ludzieZielonaPin, OUTPUT);
  pinMode(ludzieCzerwonaPin, OUTPUT);

  /* Przycisk jest wejściem */
  pinMode(przycisk, INPUT);

  /* Stan początkowy sygnalizacji */
  digitalWrite(autaZielonaPin, HIGH);
  digitalWrite(autaZoltaPin, LOW);
  digitalWrite(autaCzerwonaPin, LOW);

  digitalWrite(ludzieZielonaPin, LOW);
  digitalWrite(ludzieCzerwonaPin, HIGH);
}

void loop()
{
  /* Sprawdzenie, czy pieszy nacisnął przycisk */
  if (digitalRead(przycisk) == HIGH)
  {
    /* Krótkie opóźnienie eliminujące drgania styków */
    delay(50);

    if (digitalRead(przycisk) == HIGH)
    {
      /* Wyłączenie zielonego światła dla samochodów
         i włączenie żółtego */
      digitalWrite(autaZielonaPin, LOW);
      digitalWrite(autaZoltaPin, HIGH);

      delay(5000);

      /* Włączenie czerwonego światła dla samochodów */
      digitalWrite(autaZoltaPin, LOW);
      digitalWrite(autaCzerwonaPin, HIGH);

      delay(1000);

      /* Włączenie zielonego światła dla pieszych */
      digitalWrite(ludzieCzerwonaPin, LOW);
      digitalWrite(ludzieZielonaPin, HIGH);

      delay(5000);

      /* Miganie zielonego światła dla pieszych */
      for (licznik = 0; licznik < 5; licznik++)
      {
        digitalWrite(ludzieZielonaPin, LOW);
        delay(500);

        digitalWrite(ludzieZielonaPin, HIGH);
        delay(500);
      }

      /* Zatrzymanie ruchu pieszych */
      digitalWrite(ludzieZielonaPin, LOW);
      digitalWrite(ludzieCzerwonaPin, HIGH);

      delay(1000);

      /* Przygotowanie samochodów do ruszenia:
         jednocześnie świeci czerwone i żółte */
      digitalWrite(autaZoltaPin, HIGH);

      delay(2000);

      /* Włączenie zielonego światła dla samochodów */
      digitalWrite(autaCzerwonaPin, LOW);
      digitalWrite(autaZoltaPin, LOW);
      digitalWrite(autaZielonaPin, HIGH);

      /* Oczekiwanie na zwolnienie przycisku */
      while (digitalRead(przycisk) == HIGH)
      {
        delay(10);
      }
    }
  }
}

Uruchamiamy symulację wciskając przycisk Uruchom symulację.

Na dobry początek

Misja: Sygnalizacja świetlna

Sygnalizacja świetlna z Arduino

Kodujemy układ