1주차 LED제어하기(블록코딩)
1. 아두이노 디지털 핀
아두이노 디지털 입출력 pin은 보드의 digital pin 0 ~ 13을 사용할 수 있습니다. 0, 1번 pin은 컴퓨터와 아두이노가 통신할 때 주로 사용하기 때문에 우리는 2 ~ 13 핀을 사용하여 디지털 입출력을 사용할 수 있습니다.
디지털 입출력은 LOW(0V)와 HIGH(3.3V) 중 하나의 값을 사용할 수 있습니다.
2. 브레드보드
브레드보드의 구조를 살펴봅시다. 브레드보드는 위의 그림처럼 각각 가로, 세로 방향으로 연결되어 있습니다.
아두이노의 GND, 5V pin이 부족한 경우 브레드보드를 이용해 확장하여 사용할 수 있습니다.
3. LED
LED(5mm) 일반적으로 2개의 전극단자로 구성되어 있습니다. 긴 단자가 [+], 짦은 단자가 [-]입니다.
3-1. LED 회로도
3-2. mBlock 사용 방법과 아두이노 연결하기
아두이노와 컴퓨터를 먼저 연결하고 바탕화면에 [mLink2] 라고 하는 프로그램을 켜주세요.
[mBlock block-based editor]의 "Create now" 버튼을 눌러 mBlock 프로젝트를 생성합니다.
프로젝트가 생성되었다면 [추가] 버튼을 클릭합니다.
검색 기능을 이용해 "arduino"를 검색하여 우리가 사용할 "Arduino Uno" 그림을 선택하고 [확인] 버튼을 누릅니다.
mBlock으로 돌아와 [연결] 버튼을 클릭하여 아두이노와 mBlock을 연결합니다.
[연결]을 누른 후 [접속 가능한 모든 기기 표시] 앞의 체크 박스를 클릭합니다.
노트북이라면 아래에 뜨는 포트를 연결하면 됩니다. 만약 데스크탑이라면 COM1, COM2를 제외한 아두이노와 연결된 포트를 선택하고 연결시켜주면 됩니다.
연결이 완료되었다면 이제 LED 제어 프로그램을 만들어봅시다.
3-3. LED 제어하기
LED 제어를 위해 디지털 핀 출력 블록을 사용해봅시다.
우리가 9번 디지털 핀에 연결한 LED를 제어합니다.
[출력 "high"으로 설정하기]가 실행되면 LED가 켜지고 [출력 "low"으로 설정하기] 블록이 실행되면 LED가 꺼지게 됩니다.
위의 코드를 작성하고 아두이노에 코드를 업로드하여 결과를 확인해봅시다.
[업로드 모드] 버튼을 눌러 아두이노에 코드를 업로드할 수 있습니다.
3-4. 반복 블록
위의 코드를 아두이노에 업로드하면 1번 LED가 켜지고 꺼진 후 프로그램이 종료됩니다.
계속해서 LED를 켜고 끄는 동작을 만들고 싶다면 [제어]-[계속 반복하기] 블록을 이용해 코드를 여러 번 실행시킬 수 있습니다.
이 코드를 작성하여 아두이노에 업로드하고 결과를 확인해 봅시다.
코드가 계속 반복되어 LED가 1초 간격으로 켜지고 꺼지는 모습을 볼 수 있습니다.
3. LED 3개 제어하기
위에서 LED 1개를 제어하는 방법을 배웠습니다. 이번에는 LED 3개를 회로에 연결하고 코딩하여 동작시켜 봅시다.
3-1. 회로도
3-2. LED 3개 제어 코드
이 코드를 실행하게 되면 led1, led2, led3이 차례대로 켜지고 꺼지는 모습을 볼 수 있습니다.
실습1. LED 3개를 차례대로 켜고 모든 LED가 켜진 후 차례대로 끄기
실습2. LED 3개를 동시에 켜고 끄기
4. 변수와 반복 블록
실습3을 진행하기 위해 변수와 반복 블록을 배워봅시다.
★ 변수란 값을 저장할 수 있는 저장소입니다.!
4-1. 변수 생성 방법
아래의 그림을 따라 변수를 만들어 봅시다.
4-2. 변수, 반복 블록 설명
4-3. 변수, 반복 블록 사용하기
변수와 위의 반복 블록을 이용해 "실습1" 코드를 수정해보겠습니다.
왼쪽 코드는 변수와 반복문을 사용하지 않고 11, 12, 13번 디지털 핀에 연결된 LED를 제어하는 코드입니다.
오른쪽 코드는 변수와 반복문을 사용하여 수정한 모습입니다.
현재는 간단한 코드를 수정하였기 때문에 코드의 길이가 줄어들지 않았지만 복잡하고 큰 문제를 해결하기 위해서는 변수와 반복 블록을 사용하는 것은 필수입니다!
실습3. [실습2. LED 3개를 동시에 켜고 끄기]에서 만들어본 코드를 변수와 반복 블록을 이용해 수정해봅시다.
아래 코드를 채워 프로그램을 완성해봅시다.
5. 아날로그 출력
아두이노의 아날로그 출력 함수에 대해서 알아봅시다.
아날로그 출력은 보드 위에 ~ 표시가 붙은 포트로 digital pin 3, 5, 6, 9, 10, 11 이렇게 총 6개의 포트를 사용할 수 있습니다.
아날로그 출력은 0~5V 값을 출력할 수 있고 [PWM 핀 출력] 블록을 이용해 0~255의 값을 매개변수로 입력할 수 있습니다.
6. LED 밝기 제어
위에서 LED를 켜고 끄는 작업을 수행해보았습니다.
이제 아두이노 아날로그 출력을 이용해 LED의 밝기를 제어해봅시다.
6-1. 회로도
6-2. 코드
PWM 출력 블록을 이용해 LED의 빛 세기를 제어할 수 있습니다.
0부터 255 사이의 값으로 설정할 수 있으며 0은 LED에 불이 꺼진 상태, 255는 가장 밝게 켜진 상태입니다.
실습4. LED가 천천히 켜지고 천천히 꺼지는 동작 만들기
배운 변수와 반복문을 이용해 LED가 천천히 켜지고 천천히 꺼지는 동작을 만들어 봅시다.
바로 변수와 반복문을 적용하기 힘들다면 먼저 반복문 없이 코드를 완성해봅시다.
코드를 완성 후 반복문을 적용하는 연습을 해봅시다.
6. 가변 저항
가변 저항은 센서는 저항 값을 변화시킬 수 있는 소자입니다. 볼륨을 조절하거나 빛의 밝기를 조절하는데 사용될 수 있습니다.
양 끝(왼쪽, 오른쪽)의 핀에 5V, GND를 연결시킬 수 있습니다.
5V 방향으로 센서를 돌리면 저항의 값이 커지고 GND 방향으로 센서를 돌리면 저항의 값이 작아집니다.
이때, 저항의 값은 0~1023 사이의 값이 반환됩니다.
6-1. 회로
6-2. 가변저항을 이용해 LED 켜고 끄기
가변 저항의 값을 읽어와 LED를 제어해봅시다.
가변 저항는 "아날로그(A)핀 [ ] 번 읽기" 블록을 이용해 값을 읽어올 수 있습니다.
회로를 연결하고 가변 저항의 값에 따라 LED를 제어해봅시다.
가변 저항의 값을 읽어와 "변수"에 저장한 후 500보다 작으면 LED가 꺼지고 그렇지 않으면 LED가 켜질 수 있게 만들어봅시다.
6-3. 가변저항을 이용해 LED 밝기 제어하기
가변 저항의 값을 읽어와 LED 밝기를 제어해봅시다.
가변 저항을 GND 방향으로 돌릴수록 LED 밝기가 점점 어두워지고, 5V 방향으로 돌릴수록 LED가 밝아지는 코드를 작성해봅시다.
위에서 배운 블록을 사용해 보세요!
★★★ 생각해보기!
LED는 출력 값으로 0~255까지의 값을 사용합니다.
그런데 가변 저항의 값은 0~1023까지의 값을 반환하죠!
그럼 LED에 가변 저항의 값을 그냥 넣게되면 알맞은 값을 출력할 수 없습니다.
읽어온 가변 저항의 값을 변환해서 LED 출력 값에 알맞게 넣어봅시다.
나누기 연산자 블록을 이용해보세요!
7. 실습 코드 참고하기
1. 실습 코드) LED 3개를 차례대로 켜고 모든 LED가 켜진 후 차례대로 끄기 (반복문 없이 코딩하기)
2. 실습 코드) LED 3개를 동시에 켜고 끄기 (반복문 없이 코딩하기)
3. 실습 코드) [실습2. LED 3개를 동시에 켜고 끄기]에서 만들어본 코드를 변수와 반복 블록을 이용해 수정해봅시다.
4. 실습 코드) LED가 천천히 켜지고 천천히 꺼지는 동작 만들기
5. 실습 코드) 가변저항을 이용해 LED 켜고 끄기
6. 실습 코드) 가변저항을 이용해 LED 밝기 제어하기
