루덴스코드 Blog

[CEA-009~13] LED 3개를 스위치로 점멸시키기











지난 시간에 이어 3개의 LED 를 점멸시켜보겠습니다. 아두이노 우노에는 0 번에서 13번까지 총 13개의 디지털 입출력이 가능한 핀이 있습니다. 여기에 A0 에서 A5 까지 6개의 아날로그 입력 핀이 있습니다. 합치면 19개의 핀이 있고 모두 디지털입출력이 가능합니다.



3개의 LED 를 2, 3, 4번에 연결하고, 스위치는 9번에 연결합니다. 스위치를 연결할 때 주의항 내용이 있습니다. 플로팅(Floating) 상태에 두지 않기 위해서 풀업 또는 풀다운 상태를 만들어주어야 합니다.



하드웨어 연결이 끝났으면 소프트웨어를 만들어봅시다. 코딩의 시작입니다.



LED 는 초기에 켜져있다가 스위치를 누르면 LED 가 꺼지게 만들어봅시다. 



앞에서 만들어 본 코드를 조금씩 고쳐서 원하는 대로 LED 불빛이 바뀌게 해봅시다.



스위치가 눌려있는 동안 2, 3, 4 번에 연결된 LED 는 순서대로 켜지고 꺼지게 됩니다. 간단한 조건인 if 문을 사용할 수 있으면 됩니다. 변수를 하나 만들어 두고 반복할 때마다 1씩 증가하게 합니다. 1일대는 첫번째 LED를, 2일때는 두번째 LED를, 3일때는 세번째 LED를 켜고, 그 외의 다른 수(4)일때는 0이 되게 합니다.



위에서 만들었던 코드를 수정해봅시다.



% 연산은 나누고 남은 수, 나머지를 반환합니다. 그래서 i 를 계속 증가시킬때 i%3 은 0, 1, 2, 0, 1, 2, 0, 1, 2, 0, 1, 2, ... 이렇게 세개 숫자를 반복해서 보내줍니다. 

여기에 버튼을 누를 때마다 LED의 빛을 하나씩 옆으로 이동하게 해봅시다. 위 소스를 실행시키면 약간 이상합니다. 그 부분을 찾아보세요.



앞에서 내준 숙제의 답입니다. 미리 보지 마시고 꼭 세번째 동영상을 보고 프로그램을 고쳐본 다음에 보세요.



답은 동영상을 확인하세요. 잘 보면 보입니다.

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CEA-008 LED 1개 점멸하기 (하드웨어해석)


LED 를 1개 점멸시키는 회로를 구성하고 아두이노로 프로그램을 직접 짜 보았습니다. 이제 지난시간에 만들었던 회로에 대해서 조금 더 깊이있게 살펴보겠습니다. 초등학생이라면 이 부분은 건너뛰어도 됩니다. 시간은 오래 걸리지 않으니까 한번 보기는 하시구요, 잘 이해가 안되면 억지로 이해하려고 하지 마세요. LED 에 맞는 저항값을 어떻게 구하는지를 선생님께 물어보시면 선생님이 그 값을 계산해서 주실겁니다. 



영상에 나오는 사진을 몇장 첨부합니다.



LED 에 불을 켜는 프로그램과 회로를 구성했습니다. 구성한 회로가 어떤 것인지를 한번 살펴보겠습니다.



전기의 속도는 30만km/s 입니다. 1 초에 30만 km 를 간다는 뜻입니다. 빛과 속도가 같습니다. 하지만 전자의 이동 속도는 도체의 종류, 전압, 기타 환경에 따라서 많이 달라지는데 일반적으로 가정에서 사용하는 전선을 쓴다고 가정했을때 전자의 속도는 7~8mm/s 정도가 됩니다. 1 초에 7~8mm 밖에 움직이지 못합니다.  



전기가 흐를때 LED 를 통과하면서 전기에너지는 빛에너지로 바뀝니다. LED 는 전기에너지를 열에너지로 허비하는 것이 거의 없습니다. 백열등이나 형광등에서 LED 등으로 바뀌는 가장 큰 이유가 바로 효율때문입니다.



LED 는 2V 정도의 전압강하가 있습니다. 그리고 20mA 정도의 전류가 흐를때 최적의 빛을 냅니다. 물론 이 수치는 LED 마다 다릅니다. 일반적으로 20mA 는 LED 에게는 안전한 전류입니다. 이정도의 전류를 만들기 위해서 필요한 저항을 구하는 방법입니다.



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CEA-007 LED 1개 점멸하기 (소프트웨어)


LED 를 1개 점멸시키는 프로그램을 직접 짜 보겠습니다. 지난 시간에 하드웨어 구성을 마쳤습니다. 아두이노는 하드웨어와 소프트웨어를 동시에 다룰 수 있어야 합니다. 하드웨어가 어떻게 구성되었는지 모른다면 소프트웨어를 만들 수 없습니다.



영상에 나오는 사진을 몇장 첨부합니다.



LED 점멸하는 소프트웨어입니다. 기본 소스는 다음과 같습니다. 


void setup() {

  pinMode(12, OUTPUT);

}


void loop() {

  digitalWrite(12,0);

  delay(100);

  digitalWrite(12,1);

  delay(100);

}


12는 LED 가 연결된 아두이노의 핀번호 이고, 1 은 그 핀으로 전기가 흐른다(5V 출력)는 것, 0 은 그 핀으로 전기가 흐르지 않는다(0V 출력)는 것을 의미합니다.



예제에 나오는 LED_BUILTIN 은 13을 의미합니다. LED_BUILTIN 이 사용된 장소를 위 그림에 담았습니다.



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CEA-006 LED 1개 점멸하기 (하드웨어 구성)


LED 를 1개 점멸시키는 프로그램을 직접 짜 보겠습니다. 아직 정식으로 C 언어를 공부한 것이 아니라서 많은 부분을 설명하지는 못합니다. 하지만 우선은 그냥 따라서 해보는 것이 중요합니다.




해보면 생각보다 그렇게 어렵지도 복잡하지도 않습니다. 단지 아직 모를뿐이지요.


제대로 프로그래밍 언어를 공부하려면 시간도 걸리고 어려움이 있겠지만 아두이노를 가지고 사용하기 위해 프로그램을 익한다면 시간도 그렇고 오래걸리지는 않습니다. 당신이 조금만 똑똑하면 한주일이면 가능하고, 조금 명석한 편이 아니라면 3주일이면 됩니다. 


영상에 나오는 사진을 몇장 첨부합니다.



기본 예제에 나오는 LED Blink 프로그램을 살펴봅시다.



LED 를 사용할 때 극성에 주의하셔야 합니다. 내부를 잘 보면 굵은 쪽이 있습니다. 그 쪽에 - 또는 GND 쪽을 연결합니다.



실제 회로를 기호로 그린 그림입니다. LED 와 저항 330 또는 220 옴을 연결해주면 됩니다.



아두이노에서 LED 에 불을 켜 봅시다.


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CEA-003 아두이노 기본프로그램과 실습 준비물



아두이노 공부를 위해 필요한 기본 준비물들을 소개합니다.


지난 시간에 만들었던 아두이노 우노와 소형브레드보드를 올린 상자를 사용하겠습니다. 상자안에는 필요한 부품들을 보관할 수 있습니다. 상자만드는 법은 이전 동영상을 보시고 따라하시면 됩니다.


아두이노 우노, 브레드 보드와 함께 다음의 부품들을 준비하셔서 간단한 실습을 진행하면서 아두이노를 학습할 수 있습니다. 물론 아두이노를 공부하는 것은 단지 공부를 위한 것이 아니라 해결하기 원하는 문제를 해결할 수 있는 수단을 갖는 것입니다. .


다음 준비물을 준비합시다.



1. 아두이노 우노 + USB  케이블

2. 브레드보드


3. 저항 220, 330, 1k, 2k, 10k 각 20개씩

4. LED 10개

5. 택트스위치 4개

6. 점퍼와이어 혹은 듀폰케이블 1 set

7. 가변저항 혹은 포텐셔미터 1개

8. CDS 센서

9. 초음파센서


10. 이더넷실드 (+ LAN 케이블)

11. 9-12V 어댑터

12. 인터넷 공유기 (가정에서 사용하고 있는 것)



이 외에도 여러가지 센서들과 액츄에이터가 있습니다. 그 부분은 기초과정을 마치고 난 다음에 기회를 보아서 설명하도록 하겠습니다.



아두이노 우노와 브레드보드입니다. 빈 상자에 붙여두었습니다. 작고 휴대가 간편하게 구축한 개발환경입니다. 



필요한 부품들 중 저항의 모습입니다. 220, 330, 1k, 2k, 10k 저항을 준비하시면 실습뿐만 아니라 앞으로 사용하는데 큰 지장이 없습니다. 



중앙 아래에 있는 CDS 센서는 빛의 밝기를 감지하는 센서입니다. 오른쪽에 있는 가변저항은 포텐셔미터로 불립니다. 생긴 모양은 다양하게 있습니다. 브레드보드에 꼽아서 사용하기 편한 타입으로 저렴한 것을 구하시면 됩니다. 가변저항은 10k오옴까지 변할 수 있을 것을 구합니다. 위에 있는 것은 초음파센서입니다. 왼쪽에 있는 스위치는 택트스위치입니다.



LED 의 종류는 다양합니다. 용도에 따라 맞는 것을 사용하면 됩니다. 왼쪽 빨간색 LED 를 보시면 원통형으로 지름 3mm 짜리가 있고 그 옆에 원통형 5mm 와 2x5mm 짜리 사각 LED 가 있습니다. 저렴하면서 신호확인용으로 가장 많이 사용되는 종류입니다. 밝은 빛을 필요로 하는 플래시를 만드는 것이 아니라면 이 세 종류 중 하나를 사용하면 됩니다. 개인적으로 2x5mm 짜리 사각 LED 를 좋아합니다. 2mm 짜리라서 여러개를 일렬로 늘어놓기 좋습니다. 만능기판이나 브레드보드에 사용하기도 좋습니다.



점퍼선 혹은 듀폰케이블이라고 불리는 케이블입니다. 3가지 종류가 있습니다. 일반적으로 가장 많이 쓰이는 것이 가장 오른쪽에 있는 양쪽이 M-M 타입인 케이블입니다. 하지만 센서를 사용할 때 M-F 타입이나 F-F 타입도 있으면 유용하게 사용됩니다. 이 세 종류를 꼭 구입하시기 바랍니다.



이더넷실드입니다. 아두이노 우노의 통신용 모듈이나 실드가 여러개 있습니다. 그 중 블루투스와 이더넷실드를 가장 많이 사용합니다. 블루투스는 스마트폰이나 다른 기기가 있어야 합니다. 하지만 이더넷실드는 그 자체로 인터넷에 바로 연결이 됩니다. IOT 를 위한 기본 통신 모듈로 이더넷실드를 사용합니다. 블루투스는 다음번에 스마트폰용 앱을 제작하면서 그때 아두이노와 블루투스로 통신하는 것을 해보겠습니다. 아두이노 프로그램을 할 수 있고, 이더넷실드까지 사용할 수있다면 블루투스 통신은 30분이면 충분히 이해할 수 있습니다. 더 필요한 것은 앱(App)개발이지요.



제가 가지고 있는 것 중에 아두이노 우노와 브레드보드를 올린 상자 두개를 사진으로 올립니다. 왼쪽처럼 조금 큰 상자를 사용하면 안에 들어갈 수 있는 것들이 많습니다. 오른쪽처럼 작은 상자를 만들면 가지고 다니기 편합니다.



모두 수납한 사진입니다.


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