남보공방

4x4 키패드 입력장치

-가로로 4줄, 세로로 4줄의 접점 즉 8개의 전선을 이용하여 16가지 입력 구분을 할 수 있는 간이 입력장치이다.  

1이라는 문자 위치의 버튼을 누르면 8번과 4번전선의 핀,  2 버튼을 을 누르면 8번핀과 3번핀이 연결되므로
8개 핀이 어떻게 연결되는지 check하면 16개 버튼중 어느 버튼을 눌렀는지 확인할 수 있다 

keypad 라이브러리 설치 
 - keypad 기능 사용을 위한 전용 라이브러리를 추가로 설치해 주어야 한다.
 - IDE 스케치 메뉴 -> 라이브러리 포함하기 -> 라이브러리관리하기 화면에서  "keypad" 를 검색하여 설치

아두이노와 연결
 
아래 그림과 같이 D5번~D12번  S표시 핀에 차례로 연결한다.  (키패드 정면에서 맨왼쪽이 5번핀이 되도록)

테스트프로그램

#include <Keypad.h> const byte numRows= 4; const byte numCols= 4; char keymap[numRows][numCols]= {{'1', '2', '3', 'A'}, {'4', '5', '6', 'B'}, {'7', '8', '9', 'C'}, {'*', '0', '#', 'D'} }; byte rowPins[numRows] = {5,6,7,8}; byte colPins[numCols]= {9,10,11,12}; Keypad myKeypad= Keypad(makeKeymap(keymap), rowPins, colPins, numRows, numCols); char keypressed; void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { keypressed = myKeypad.getKey(); if (keypressed != NO_KEY) { Serial.println(keypressed); } }

2~8 line: 가로4줄 X 세로 4줄 키패드상의 버튼을 눌렀을 때 선택할 문자를 정의한다.
9~10 line : 가로줄과 세로줄의 연결핀들을 정의한다.
11 line :  myKeypad 라는 이름으로 4 x 4 키패드 장치를 선언하여 사용한다.
17 line : 시리얼통신을 시작한다. 여기에서 지정하는 9600이라는 통신속도와 시리얼 모니터  에서 선택하는 속도가 일치해야만 정상적으로 문자들이 표시된다.  
21 line :  mykeypad라는 장치에서 한글자를 읽어 keypressed라는 변수에 저장한다.
22~24 line: 읽어 들인 문자가 있을 경우 serial장치 즉, 시리얼모니터화면에 표시한다. 이와 같이 프로그램작동 중 변수의 내용을 확인해 볼 필요가 있을 경우 통상 이 방법을 많이 사용한다.

피에조 부저
-얇은 금속판을 주기적으로 떨리게하여서 소리를 출력하는 부품으로 수동형(Passive형)과 능동형 (Active형)이있다.

-Passive형 : 떨림판과 자석만 있어 아두이노의 tone이라는 함수를  통해 특정 주파수 신호를 보내면 그 주파수에 해당하는 소리가 나게 된다.
-Active형: 떨림판과 자석 이외에 내장된 진동 회로가 있어 외부에서 전원만 인가해 주면 자동으로 소리가 나는 방식. 사용이 간편하지만 미리 지정된 주파수 소리만  낼수 있다.
 -본 키트에서는 Passive형을 사용하므로 원하는 주파수의  소리가 나게 할 수 있다   

아두이노와의 연결

테스트 프로그램  

int BuzzerPin= 2; // 사용할 포트 핀번호 int num = 8; // 몇개의 음을 사용할 것인지 int tones[] = {261,293,329,349,391,440,493,523}; // 음계별 주파수 void setup() { } void loop() { for ( int i=0; i < num; i++ ) { tone(BuzzerPin,tones[i],1000); delay(1000); } noTone( BuzzerPin); delay(3000); }

10 line : tone(포트,주파수,길이)함수 : 지정 포트로 지정 주파수 신호를 길이(1/1000초단위)로 출력하여 소리가 나도록 한다.
9~12 line : 배열의 순서대로 주파수 숫자를 가져와서 1초씩 소리나도록 tone함수를 호출한다  
13 line : noTone(포트)함수 : 지정하는 포트의  출력 끄기

참고자료 : 음계별 주파수

음계별 주파수는 다음과 같고, 소리의 길이를 조절할 수 있으므로 악보만 있으면 원하는 곡조의 음악을 피에조 부저로 소리나게 할 수 있다.

아두이노 부품 배선 주의사항
이제부터 본격적으로 부품들을 아두이노 나노에 배선 연결하고 상호작용하는 기능들을  개발하게 되는데 부품 배선과 관련된 작업들은 다음 순서로 해야 한다. 
1) 반드시 전원을 차단한 상태에서 아두이노와 연결할 부품들과의 배선 연결한다.
2) 연결 상태를 확인하고 USB를 연결하여 전원공급 및 PC 개발환경 연결 
   (특히 전원 +/-를 잘못 연결했는지 여부에 주의하고 전원이 공급되자 마자 보드에서 연기가 나거나 작동이상이 발견되면 재빨리 연결을 끊고 배선상태 확인해야 한다)  
3) 프로그램 업로드 및 테스트 수정작업 .
4) PC와의 USB연결을 끊고, DC어댑터 전원공급 만으로 정상작동여부 확인 
 ( USB를 통한 전원공급과 DC어댑터를 통한 전원공급을 동시에 연결하지 말고, 반드시 둘 중 하나의 방식으로만 전원을 공급해야 한다. )

  ***주의사항***  보드에 전원이 연결되어 있는 상태에서는 보드를 불필요하게 만지작 거리거나 금속성  물체와 접촉되지 않도록 주의해야 한다. 배선이 합선되거나 해서 과전류가 흐르면  아두이노 부품이 과열되어 순식간에 망가져 버린다.

나노 프로토타이핑 보드

아두이노 나노에 센서,모터 등 여러가지 부품들을 연결하게 되는데, 대부분의 부품들은 신호외에도 전원공급핀을 연결해야 한다. 아두이노 나노에는 5V, GND 핀의 갯수가 제한되기 떄문에  여러 부품들을 연결하기 위해서는 배선작업이 복잡해지는데 이를 간편하게 할 수 있도록 많는 수의 전원공급핀을 추가하는 등 아두이노 나노를 이용하여 손쉽게 여러가지 실습을 해볼 수 있도록 지원하는 보드

1) 아두이노 나노 도킹단자 : 아두이노 나노를 납땜 작업없이 착탈식으로 꽂아 넣으면  되므로 아두이노 나노가 고장나서 교체할 때 등에도 편리하다. 그림과 같이 아누이노 나노의 USB단자가 보드 바깥쪽을 향하게 장착해서 사용한다.
2) 전원 입력잭 : DC 5V ~ 12V 어댑터  전원을 연결한다.  프로그래밍 테스트할 때에는   아두이노나노의 USB단자를 PC에 연결하여 전원을 공급하지만, PC에 연결없이 단독으로  가동시키고자 할 때에는 이곳을 통해 전원을 공급한다.
3) 입출력핀 : 아두이노나노의 각종 입출력핀과 연결된다. 각 핀에는 전원공급용핀들도 함께  있으므로 연결하기 간편하다. ( 파란색 S 핀: 신호 연결용 핀,  붉은색 V핀에 +5V, 검정색  G핀에 - 전원이 공급되므로 +/-를 거꾸로 연결하거나 합선되지 않도록 주의해야 한다) 
4) I2C용 단자 : LCD모니터등을 연결할 때 사용하는 I2C용 4개 단자 ( 5V+, -, SCL,SDA )가  사용하기 편하게 별도로 구분되어 있다.
5) DC전원선 : DC어댑터의 전압을 그대로 사용할 수 있는 단자. 이곳을 통해 워터펌프 등 DC어댑터 12V 전압이 필요한  부품을 연결할 수 있다.           

LED 전구

LED 전구는 + / - 극성이 있으므로 잘 구분해서 연결해야 하는데 다리가 조금 긴 쪽이  +로서 아두이노 출력핀 단자에 연결하고 반대쪽을 -(GND)에 연결해야 한다.   

컬러별 LED 전구 사양  
   - LED 컬러별로 허용전압이 2.3~4.0V 이므로 아두이노 출력핀에서 나오는 5V를  그대로 연결해서는 안되고, 반드시 저항을 달아 전압을 낮추어 주어야 한다.

   -특히 백색/청색에 비해 적색/황색이 허용전압이 낮으므로 적색LED를 아두이노5V  출력핀에 직접 연결하면 순간적으로 망가져 버린다.

***본 키트에 포함된 전구는 알맞은 저항과 케이블이 미리 연결되어 가공된 것이므로  검정색 케이블에 -, 붉은색 케이블에 5V + 측에 연결하면 된다. 

아두이노와 LED전구 연결

테스트 프로그램

다음 소스코드를 아두이노로 업로드한 후, LED 전구들이 번걸아 가며 깜박이는지  확인한다.

int pinRed= 13; int pinBlue= 3; void setup() { pinMode(pinRed, OUTPUT); pinMode(pinBlue, OUTPUT); digitalWrite(pinRed, LOW); digitalWrite(pinBlue, LOW); } void loop() { digitalWrite(pinRed, HIGH); delay(500); digitalWrite(pinRed, LOW); digitalWrite(pinBlue, HIGH); delay(500); digitalWrite(pinBlue, LOW); delay(1000); }

1 line : 13번 핀을 사용하기 위해 이름을 pinRed라고 지정한다. 
5 line : pinRed(13번핀)을 출력용으로 사용하겠다고 선언한다
7~8 line : 처음에는 LOW값을 주어 LED전구를 끈다.
12~14 line : 붉은색 전구를 켜고 0.5초 대기한 후 끈다  
15~17 line : 파란색색 전구를 켜고 0.5초 대기한 후 끈다 
18 line : 1초 대기후 위 작업을 반복한다.