Embedded System Design 2014: RGB LED / PWM-based Dimming

โจทย์ Warm-up ทบทวน Arduino และการเขียนโปรแกรมภาษา C/C++

1) จงเขียนโค้ดสำหรับ Arduino และวงจรที่ทำงานได้ตามข้อกำหนดต่อไปนี้ [RGB LED / PWM-based Dimming]

วงจรทำงานโดยใช้ระดับแรงดันสำหรับ I/O ที่ 5V เท่านั้น
มีปุ่มกด 3 ปุ่ม (ให้ชื่อว่า R, G, B) ทำงานแบบ Pull-up (active-low) ให้ต่อวงจรปุ่มกดเอง เพื่อใช้งานกับบอร์ด Arduino
มีเอาต์พุต 3 ขา ต่อกับวงจร RGB LED (จะใช้แบบ Common-Anode หรือ Common-Cathode ก็ได้) พร้อมตัวต้านทานจำกัดกระแส 3 ตัว
เขียนโค้ดด้วยภาษา C++ สำหรับ Arduino เพื่อสร้าง Class ที่มีชื่อว่า "RGB_LED"
กำหนดให้ constructor สำหรับคลาส RGB_LED เป็นดังนี้ RGB_LED( int red_pin, int_green_pin, int blue_pin ); โดยรับค่ามาเป็นหมายเลขของ I/O pins สำหรับ 3 ขาของ Arduino ที่จะถูกใช้งานเป็นเอาต์พุตแบบ PWM
มีเมธอดอย่างเช่น void setRed( int duty_cycle ), void setGreen( int duty_cycle ), void setBlue( int duty_cycle ) เพื่อใช้กำหนดค่า duty cycle ของขาเอาต์พุต PWM และใช้ในการกำหนดความสว่างของแต่ละสี ใช้คำสั่ง analogWrite() ในการกำหนดค่า
กำหนดสมาชิก instance members ตามความจำเป็น เช่น ค่า duty cycles สำหรับแต่ละสี
ใช้คลาสดังกล่าวในการเขียนโค้ด (สร้าง object จากคลาสดังกล่าวและเรียกใช้เมธอด) เพื่อสาธิตการทำงานร่วมกับฮาร์ดแวร์จริง
เมื่อกดปุ่ม R, G หรือ B แล้วปล่อยแต่ละครั้ง จะทำให้ค่า duty cycle ของสีดังกล่าวเพิ่มขึ้นทีละ 8 ถ้าค่า duty cycle เกิน 255 ให้วนกลับมาเริ่มที่ 0 ใหม่ (ค่าเริ่มต้นสำหรับ duty cycles เป็น 0)

รูปที่ 1.1 แสดงภาพของวงจร LED จากโปรแกรมeagleโดยต่อแบบ active-low

หมายเหตุ ขาpinที่ต่อวงจรจากโปรแกรมeagle อาจไม่เหมือนกับที่ต่อในวงจรจริง

รูปที่ 1.2 แสดงภาพของวงจร LED โดยต่อแบบ active-low

ส่วนของโค้ด

#include "RGB_LED.h"

RGB_LED led(2,3,4,true); // สร้าง RGB จาก Class

int IN_IN[] = {7,8,10} ; // input ข้อมูลที่ pin 7,8 และ 10

int count[] ={0,0,0}; // Light

int ch[] = {1,1,1} ; // check status

int val[] = {0,0,0} ; // check bottom

void setup() {

Serial.begin(9600);

pinMode(IN_IN[0],INPUT);

pinMode(IN_IN[1],INPUT);

pinMode(IN_IN[2],INPUT);

}

void loop() {

for(int i = 0 ; i < 3 ; i++){ // check bottom +light

val[i] = digitalRead(IN_IN[i]);

if(val[i] == 0 && ch[i] == 1){ch[i] = 0;}

if(val[i] == 1 && ch[i] == 0){count[i] = count[i]+8;

ch[i] = 1;

if(count[i] > 255) {count[i] = 0;}

}

led.setColorR( 254 - count[0] ); // lightRED

led.setColorG( 254 - count[1] ); // lightGreen

led.setColorB( 254 - count[2] ); // lightBule

for(int j = 0 ; j < 3 ; j++){

Serial.println((int) count[j]);

Serial.println((int) val[j]); }

delay(100);

}

2) เหมือนข้อ 1 แต่เปลี่ยนพฤติกรรมการกดปุ่ม: ถ้ากดปุ่ม R, G หรือ B ค้างไว้อย่างน้อย 100 msec จะเพิ่มค่าขึ้นทีละ 8 (แล้วเริ่มนับเวลาใหม่) ถ้าค่า duty cycle เกิน 255 ให้วนกลับมาเริ่มที่ 0 ใหม่

ส่วนของโค้ด

#include "RGB_LED.h"

RGB_LED led(2,3,4,true); // สร้าง RGB จาก Class
int IN_IN[] = {7,8,10} ; // input ข้อมูลที่ pin 7,8 และ 10
int count[] ={0,0,0}; // Light
int ch[] = {1,1,1} ; // check status
int t[] = {0,0,0} ; // check time
int val[] = {0,0,0} ; // check bottom
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(IN_IN[0],INPUT);
pinMode(IN_IN[1],INPUT);
pinMode(IN_IN[2],INPUT);
}

void loop() {

for(int i = 0 ; i < 3 ; i++){ // check bottom +light
val[i] = digitalRead(IN_IN[i]);
if(val[i] == 0 && ch[i] == 1){
t[i] = t[i] + 1;
if(t[i] > 50){
count[i] = count[i]+8;
if(count[i] > 255) {count[i] = 0;}
ch[i] = 0;
}
}
if(val[i] == 1 && ch[i] == 0){
t[i] = 0;
ch[i] = 1;

}
}

led.setColorR( 254 - count[0] ); // lightRED
led.setColorG( 254 - count[1] ); // lightGreen
led.setColorB( 254 - count[2] ); // lightBule

for(int j = 0 ; j < 3 ; j++){
Serial.println((int) count[j]);
Serial.println((int) val[j]); }
delay(100);
}