임베디드시스템개론: Arduino 활용

Lecture #3: Button Input & FND Control

2012. 3. 16 by 김 영 주

강의 목차

디지털 입력Button switch 입력Button Debounce

7-Segment FND : 직접 제어7-Segment FND : IC 제어

2

디지털 입력 : Switch 입력 (1)실습 목표

아두이노 디지털 입력 처리 실습digitalRead()

스위치 입력 처리 이해

3

디지털 입력 : Switch 입력 (2)사전 지식

디지털 입력(Digital Input)아두이노는 디지털 입출력핀을 “입력 모드”로 설정할 경우

“HIGH”(5V) 또는 “LOW”(0 V)의 전기 신호가 입력 가능

digitalRead() 함수

특정 입력핀의 현재 입력 신호값을 읽어옴(HIGH/LOW)

스위치 (Switch)연결을 만들거나 끊는데 사용하는 전자 부품

다양한 형태의 스위치를 사용 가능

간이 형태의 스위치를 만들어 사용 가능

4

HIGH

LOW

디지털 입력 : Switch 입력 (3)사전 지식 : 스위치 종류

5

Knife Switch

Toggle Switch

Penny Switch

Magnetic Hexadecimal Tilt Lever

Button Switch

디지털 입력 : Switch 입력 (4)사전 지식

스위치 연결디지털 입력핀은 아무런 회로연결을 갖지않는 경우

디지털 입력은 0V와 5V 사이를 움직이며(floating) 일정한 값을 갖지 못함

Pull-up Register / Pull-down Register입력 핀을 5V 또는 0V 연결할 때 적용Pull input up to 5VPull input down to ground(0V)

스위치 연결방식

스위치 동작Press HIGHNot Press LOW

6

디지털 입력 : Switch 입력 (5)회로도 및 회로 구성

7

회로 연결회로도

디지털 입력 : Switch 입력 (6)아누이노 프로그램 : Button Input

8

int btnPin = 22;Int ledPin = 9;int btnState;

void setup(){

pinMode(ledPin, OUTPUT);pinMode(btnPin, INPUT);

}

void loop(){

btnState = digitalRead(btnPin);if (btnState == HIGH) {

digitalWrite(ledPin, HIGH);} else {

digitalWrite(ledPin, HIGH);}

}

디지털 입력 : Switch 입력 (7)Button Bounce 현상

버튼을 누르거나 땔 때에 일시적으로 전압이 불안해지는 현상

Button DebounceButton bounce를 제거하는 동작

H/W 해결책 – capacity 활용

S/W 해결책 – 버튼 입력 상태가 바뀔 때에 약간의 지연을 허용

9

디지털 입력 : Switch 입력 (8)아누이노 프로그램 : Button Debounce

10

int btnPin = 22;Int ledPin = 9;int btnState;Int lastBtnState = LOW;

long lastDebounceTime = 0; long debounceDelay = 50;

void setup(){

pinMode(ledPin, OUTPUT);pinMode(btnPin, INPUT);

}

void loop(){

int reading = digitalRead(btnPin);

if (reading == lastBtnState) {lastDebounceTime = millis();

}

if (millis()-lastDebounceTime> debounceDelay) {btnState = reading;

}

digitalWrite(ledPin, btnState);

lastBtnState = reading;}

디지털 입력 : Switch 입력 (9)Debounce 라이브러리

Arduino 플랫폼에서는 button debounce 라이브러리를 제공

11

#include <Debounce.h>

int btnPin = 22;Int ledPin = 9;

Debounce debouncer = new Debounce(50, btnPin);

void setup(){

pinMode(ledPin, OUTPUT);pinMode(btnPin, INPUT);

}

void loop(){

debouncer.update();

digitalWrite(ledPin, debouncer.read());}

7-Segment FND 출력 (1)실습 목표

FND 장치를 이용하여 16진수(10진수) 출력MCU를 이용하여 FND 장치 제어 방법 학습

12

7-Segment FND 출력 (2)사전 지식

7-Segment FND8개의 LED로 1자리 숫자를 출력

종류Common-Anode FNDCommon-Cathode FND

10진수 출력

13

7-Segment FND 출력 (3)사전 지식

7-Segment FND16진수 출력

14

7-Segment FND 출력 (4)회로도

15

7 6 4 2 1 9 10 5

7-Segment FND 출력 (5)회로 연결

16

7-Segment FND 출력 (6)아두이노 프로그램 : FND 출력

17

int fndStartPin = 24;int fndEndPin = 31;

void fndWrite(int num){

static unsigned char fnd_segcode[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D,0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F, 0x77, 0x7C,0x39, 0x5E, 0x79, 0x71 };

unsigned char outcode;int value;

if (num < 0) num = 0;else if (num >= 16) num = 15;outcode = fnd_segcode[num];

for (int i=fndStartPin; i<=fndEndPin; i++) {value = (outcode & 0x01) ? HIGH : LOW;digitalWrite(i, value);outcode >>= 1;

}}

7-Segment FND 출력 (7)아두이노 프로그램 : FND 출력

18

void setup(){

for (int i=fndStartPin; i<=fndEndPin; i++)pinMode(i, OUTPUT);

}

void loop(){

for (int num=0; num<16; num++) {fndWrite(num);delay(1000);

}}

7-Segment FND 출력 (8)아두이노 프로그램 : Button 입력 & FND 출력

19

#include <Debounce.h>

int fndStartPin = 24;int fndEndPin = 31;

int btnPin = 2;int lastBtnState = LOW;Int btnInputCnt = 0;

Debounce debouncer = new Debounce(20, btnPin);

boolean checkRisingEdge() {boolean edge;int state;

debouncer.update();state = debouncer.read();edge = (state && (state != lastBtnState)) ? true : false;lastBtnState = state;

return edge;}

7-Segment FND 출력 (9)아두이노 프로그램 : Button 입력 & FND 출력

20

void fndWrite(int num){

static unsigned char fnd_segcode[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D,0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F, 0x77, 0x7C,0x39, 0x5E, 0x79, 0x71 };

unsigned char outcode;int value;

if (num < 0) num = 0;else if (num >= 16) num = 15;outcode = fnd_segcode[num];

for (int i=fndStartPin; i<=fndEndPin; i++) {value = (outcode & 0x01) ? HIGH : LOW;digitalWrite(i, value);outcode >>= 1;

}}

7-Segment FND 출력 (10)아두이노 프로그램 : Button 입력 & FND 출력

21

void setup(){

for (int i=fndStartPin; i<=fndEndPin; i++)pinMode(i, OUTPUT);

fndWrite(btnInputCnt);}

void loop(){

if (checkRisingEdge()) {if (++btnInputCnt > 15)

btnInputCnt = 0;fndWrite(btnInputCnt);

}}

버튼입력신호의rising edge에 동기화하여 카운터값

을 증가시킴

전용 IC를 이용한 FND 출력 (1)실습 목표

전용 제어 IC를 이용하여 FND 장치 제어 방법 학습I/O 전용 IC를 사용함으로써 MCU의 제어 동작과 관련하여 입출력 핀 및제어 프로그램을 줄일 수 있음

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MCU Blackbox

BCD code

Control signal

전용 IC를 이용한 FND 출력 (2)사전 지식

FND I/O IC : HEF4511BPIC 데이터쉬트 참조BCD to 7-segment latch/decoder/driver

23

전용 IC를 이용한 FND 출력 (3)사전 지식

HEF4511BP

24

전용 IC를 이용한 FND 출력 (4)사전 지식

HEF4511BP

25

제어신호 타이밍:

전용 IC를 이용한 FND 출력 (5)회로도

26

전용 IC를 이용한 FND 출력 (6)회로 연결

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전용 IC를 이용한 FND 출력 (7)아두이노 프로그램 : HEF4511BP 제어

28

#include <Debounce.h>

int fndnELPin = 22;int fndBCDStartPin = 23;int fndBCDEndPin = 26;

int btnPin = 2;int lastBtnState = LOW;Int btnInputCnt = 0;

Debounce debouncer = new Debounce(20, btnPin);

boolean checkRisingEdge() {boolean edge;int state;

debouncer.update();state = debouncer.read();edge = (state && (state != lastBtnState)) ? true : false;lastBtnState = state;

return edge;}

전용 IC를 이용한 FND 출력 (8)아두이노 프로그램 : HEF4511BP 제어

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void fndWrite(int bcd){

if (bcd < 0) bcd = 0;else if (bcd >= 10) bcd = 9;bcd &= 0x0f;

digitalWrite(fndnELPin, LOW);

for (int i=fndBCDStartPin; i<=fndBCDEndPin; i++) {digitalWrite(i, (bcd & 0x08) ? HIGH : LOW);bcd <<= 1;

}

digitalWrite(fndnELPin, LOW);asm(“nop”); asm(“nop”); asm(“nop”);digitalWrite(fndnELPin, HIGH);

}

전용 IC를 이용한 FND 출력 (9)아두이노 프로그램 : HEF4511BP 제어

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void setup(){

pinMode(fndnELPin, OUTPUT);for (int i=fndBCDStartPin; i<=fndBCDEndPin; i++)

pinMode(i, OUTPUT);

fndWrite(btnInputCnt);}

void loop(){

if (checkRisingEdge()) {if (++btnInputCnt > 15)

btnInputCnt = 0;fndWrite(btnInputCnt);

}}

과제물과제 내용

HEF4511BP IC를 이용한 FND 프로그램에서 2자리 십진수를 출력할 수 있도록 회로를 설계하고 프로그램을 작성하여라.되도록 제어 신호 수를 줄일 수 있도록 설계를 제안하여라.

제출물회로도프로그램 소스실행 예(사진)

제출일차주 수업 시간

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