3주차 3D 액자 조명제어하기

3D 액자 조명을 만들어봅시다.

1. 네오픽셀 링 사용하기

먼저 아두이노 IDE 에서 네오픽셀 링을 사용하기 위해 라이브러리를 설치합니다.

[스케치] - [라이브러리 포함] - [라이브러리 관리] 에서 "NeoPixel"을 검색합니다. [Adafruit NeoPixel by Adafruit] 를 찾아 설치해주세요.

2. 네오픽셀 링 LED 제어

네오픽셀 링의 LED를 제어해봅시다.

네오픽셀 링의 GND, 5V, DI를 아두이노에 연결합니다.

GND, 5V는 아두이노에 바로 연결하고 DI를 디지털 핀 5번에 연결해 봅시다.

먼저 네오픽셀 링의 0번 LED를 "빨간색"으로 켜봅시다.

2-1) LED 0번 빨간색으로 나타내기

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

int PIN = 5;
int NUM_LEDS = 24;

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(NUM_LEDS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
  strip.begin();
}

int index = 0;
void loop() {
  //            LED번호,  R   G   B
  strip.setPixelColor(0, 255, 0, 0);
  strip.show();
}

setPixelColor() 함수를 이용해 LED에 원하는 색깔의 빛을 설정할 수 있습니다.

함수를 이용해 LED 색깔을 지정했다면 show() 함수를 이용해서 LED에 세팅해둔 값을 확인할 수 있습니다.

show() 함수를 사용하지 않으면 LED가 켜지지 않을 수 있으니 주의하세요!

(LED번호, R, G, B)의 값을 변경하여 다른 LED에 원하는 색깔의 빛을 나타내 확인해보세요.

LED의 R, G, B 값은 0부터 255까지의 값으로 나타낼 수 있습니다.

너무 눈이 부시다면 값을 조금 줄여보세요!!

2-2) LED 0번의 빛 세기를 조절해보기

이번에는 LED 0번의 빛 세기를 조정하여 천천히 밝아지도록 만들어 봅시다.

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

int PIN = 5; 
int NUM_LEDS = 24;

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(NUM_LEDS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
  strip.begin();
}

int index = 0; 

void loop() {
  for(int i=0; i<255; i++) {
    strip.setPixelColor(0, i, 0, 0);
    strip.show();
    delay(10);
  }
}

2-3. 실습1 스스로 코딩해보기) LED에 R, G, B 색깔로 나타내기

반복문을 이용해 24개의 LED 모두에 빨강, 초록, 파랑으로 빛이 나타날 수 있도록 코딩해봅시다.

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

int PIN = 5;
int NUM_LEDS = 24;

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(NUM_LEDS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
  strip.begin();
}

void loop() {
  //code..
}

3. random() 함수 사용해보기

빛 색깔을 설정하기 위해 random() 함수를 이용해봅시다.

스스로 원하는 빛 색깔을 설정해도 좋지만 임의의 빛을 섞어 나타내봅시다.

random(시작, 끝)으로 설정한다면 random 함수가 시작~(끝-1) 까지의 값을 임의로 반환합니다.

만약 random(1, 10)로 설정한다면 1~9 사이 수가 반환됩니다.

3-1) 1초마다 0번 LED 색깔을 랜덤으로 나타내봅시다.

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

int PIN = 5;
int NUM_LEDS = 24;

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(NUM_LEDS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
  strip.begin();
}

void loop() {
  int r = random(0, 255);
  int g = random(0, 255);
  int b = random(0, 255);
  strip.setPixelColor(0, r, g, b);   
  strip.show(); 
  delay(1000);
}

3-2) 실습2 스스로 코딩해보기) 네오픽셀 링 전체에 랜덤 함수를 이용해 빛 나타내기

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

int PIN = 5;
int NUM_LEDS = 24;

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(NUM_LEDS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
  strip.begin();
}

void loop() {
  //code..
}

4. 버튼을 이용해 LED 색 변경하기

4-1) 버튼 사용하기

지난 시간 버튼을 사용하는 방법을 배웠습니다.

네오픽셀 링을 버튼을 이용해 버튼을 누를 때마다 색이 변경될 수 있도록 코딩해봅시다.

먼저 버튼을 아두이노에 연결하고 버튼을 누를 때마다 네오픽셀 링의 색이 랜덤으로 변경될 수 있도록 코딩해봅시다.

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

int PIN = 5;
int NUM_LEDS = 24;
int BTN = 8;

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(NUM_LEDS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
  strip.begin();
  pinMode(BTN, INPUT_PULLUP);
}

int r, g, b;

void loop() {
  if (digitalRead(BTN) == LOW) {
    r = random(0, 255);
    g = random(0, 255);
    b = random(0, 255);
    for (int i=0; i<NUM_LEDS; i++) {
      strip.setPixelColor(i, r, g, b);
      strip.show();
      delay(50);
    }
  }
  delay(100);
}

4-2) 실습 3 스스로 코딩해보기) 버튼이 5번 눌리면 모든 LED 끄기

5번의 버튼이 눌리면 모든 LED가 꺼질 수 있게 코딩해봅시다.

변수를 더 생성해도 되고 이전에 배웠던 조건문을 이용해 코드를 작성해 봅시다.

그 다음 다시 6번째 버튼이 눌리면 다시 랜덤의 색으로 LED가 켜질 수 있도록 코딩해주세요!

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

int PIN = 5;
int NUM_LEDS = 24;

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(NUM_LEDS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
  strip.begin();
}

void loop() {
  //code..
}

5. 레인보우 색깔 나타내기

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

int PIN = 5;
int NUM_LEDS = 24;
int BTN = 8;

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(NUM_LEDS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
  strip.begin();
  pinMode(BTN, INPUT_PULLUP);
}

void loop() {
  rainbow(30);
}

void rainbow(int wait) {  
  for (long firstPixelHue = 0; firstPixelHue < 5 * 65536; firstPixelHue += 256) {
    for (int i = 0; i < strip.numPixels(); i++) { 
      int pixelHue = firstPixelHue + (i * 65536L / strip.numPixels());      
      strip.setPixelColor(i, strip.gamma32(strip.ColorHSV(pixelHue)));
    }
    strip.show();
    delay(wait);
  }
}

6. 마무리. 프로젝트 완성(버튼을 눌러 내가 원하는 색깔로 변경될 수 있도록 코딩해봅시다.)

주어지는 실습 예제를 이용해 프로그램을 완성해봐도 좋고 R, G, B 색깔을 변경하여 함수 f1(), f2(), f3() 코드를 수정하여 내가 원하는 색깔로 변경될 수 있도록 코딩하여 프로젝트를 완성해봅시다.

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

int PIN = 5;
int NUM_LEDS = 24;
int BTN = 8;

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(NUM_LEDS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
  strip.begin();
  pinMode(BTN, INPUT_PULLUP);
  Serial.begin(9600);
}

int flag = 0;
long firstPixelHue = 0;
int btnCnt = 0;
long loopCnt = 0;
int led = 0;
void loop() {
  if (digitalRead(BTN)==LOW) {
    btnCnt++;
    if (btnCnt>500) {
      delay(200);
      flag++;    
      firstPixelHue=0;
      btnCnt = 0;
      led = 0;
      Serial.println(flag);
    }
  }
  if (flag % 5 == 0) {
    off();
  }
  if (flag % 5 == 1) {
    if (loopCnt%100==0) {
      rainbow(firstPixelHue);
      firstPixelHue += 256;
      if (firstPixelHue >= 5 * 65536) firstPixelHue = 0;
    }
  }
  if (flag % 5 == 2) {
    f1();
  }
  if (flag % 5 == 3) {
    f2();
  }
  if (flag % 5 == 4) {
    if (loopCnt%500==0) {
      f3(led);
      led++;
      if (led >= 24) {
        led = 0;
      }
    }
  }
  loopCnt++;
}

void rainbow(int firstPixelHue) {  
  for (int i = 0; i < strip.numPixels(); i++) { 
    int pixelHue = firstPixelHue + (i * 65536L / strip.numPixels());      
    strip.setPixelColor(i, strip.gamma32(strip.ColorHSV(pixelHue)));
  }
  strip.show();
}

void f1() {
  for (int i=0; i<NUM_LEDS/2; i++) {
    strip.setPixelColor(i, 0, 100, 150);
  }
  for (int i=NUM_LEDS/2; i<24; i++) {
    strip.setPixelColor(i, 150, 0, 50);
  }
  strip.show();
}

void f2() {
  for (int i=0; i<NUM_LEDS/2; i++) {
    strip.setPixelColor(i, 100, 100, 200);
  }
  for (int i=NUM_LEDS/2; i<24; i++) {
    strip.setPixelColor(i, 100, 100, 0);
  }
  strip.show();
}

void f3(int i) {
  int r = random(0, 255);
  int g = random(0, 255);
  int b = random(0, 255);
  strip.setPixelColor(i, r, g, b);
  strip.show();
}

void off() {
  for (int i = 0; i < 24; i++) { 
      strip.setPixelColor(i, 0, 0, 0);
  }
  strip.show();
}

실습 코드 참고하기

실습1) LED에 R, G, B 색깔로 나타내기

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

int PIN = 5;
int NUM_LEDS = 24;

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(NUM_LEDS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);


void setup() {
  strip.begin();
}

int index = 0;
void loop() {
  for(int i=0; i<24; i+=3) {
    strip.setPixelColor(i, 255, 0, 0);
    strip.setPixelColor(i+1, 0, 255, 0);
    strip.setPixelColor(i+2, 0, 0, 255);
  }
  strip.show();
}

실습2) 네오픽셀 링 전체에 랜덤 함수를 이용해 빛 나타내기

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

int PIN = 5;
int NUM_LEDS = 24;

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(NUM_LEDS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
  strip.begin();
}

void loop() {
  int r = random(0, 255);
  int g = random(0, 255);
  int b = random(0, 255);
  for (int i=0; i<NUM_LEDS; i++) {
    strip.setPixelColor(i, r, g, b);
    strip.show();
    delay(50);
  }
  delay(3000);
}

실습 3) 버튼이 5번 눌리면 모든 LED 끄기

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

int PIN = 5;
int NUM_LEDS = 24;
int BTN = 8;

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(NUM_LEDS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
  strip.begin();
  pinMode(BTN, INPUT_PULLUP);
}

int r, g, b;
int count=0;

void loop() {
  if (digitalRead(BTN) == LOW) {
    count++;
    if (count % 5 == 0) {
      for (int i=0; i<NUM_LEDS; i++) {
        strip.setPixelColor(i, 0, 0, 0);
      }
      strip.show();
    }
    else {
      r = random(0, 255);
      g = random(0, 255);
      b = random(0, 255);
      for (int i=0; i<NUM_LEDS; i++) {
        strip.setPixelColor(i, r, g, b);
        strip.show();
        delay(50);
      }
    }
  }
  delay(100);
}