Создаем симулятор светофора на Arduino в Velxio

Введение

Всегда хотели собрать светофор, но под рукой не оказалось нужных компонентов? С Velxio вы можете симулировать полноценный светофор на Arduino прямо в браузере. В этом проекте используются три светодиода (красный, желтый, зеленый), подключенные к Arduino Uno, чтобы воспроизвести классическую последовательность светофора: красный → желтый → зеленый → желтый → красный. Это отличный проект для начинающих, чтобы изучить цифровые выходы, тайминг и последовательную логику.

Схема подключения

Давайте рассмотрим схему. Ниже показана полная разводка:

Компоненты

• Arduino Uno – мозг операции.
• Красный светодиод – подключен к цифровому пину 13.
• Желтый светодиод – подключен к цифровому пину 12.
• Зеленый светодиод – подключен к цифровому пину 11.
• Резисторы – каждый светодиод требует токоограничивающий резистор (обычно 220 Ом), включенный последовательно с анодом. В Velxio встроенные светодиоды уже имеют внутренние резисторы, поэтому добавлять их вручную не нужно.

Детали подключения

У каждого светодиода две ножки: анод (длинная ножка, обозначена как вывод “A”) и катод (короткая ножка, обозначена как вывод “C”). Подключение очень простое:

• Красный светодиод: Анод к пину 13 Arduino через красный провод (#ff0000). Катод к GND Arduino через черный провод.
• Желтый светодиод: Анод к пину 12 Arduino через желтый провод (#ffaa00). Катод к GND.
• Зеленый светодиод: Анод к пину 11 Arduino через зеленый провод (#00ff00). Катод к GND.

Все три светодиода используют общее соединение GND на Arduino. Это конфигурация с общим проводом.

Разбор кода

Теперь давайте рассмотрим код, который заставляет огни переключаться. Откройте редактор кода в Velxio:

// Traffic Light Simulator
// Red -> Yellow -> Green -> Yellow -> Red

const int RED_PIN = 13;
const int YELLOW_PIN = 12;
const int GREEN_PIN = 11;

void setup() {
  pinMode(RED_PIN, OUTPUT);
  pinMode(YELLOW_PIN, OUTPUT);
  pinMode(GREEN_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  // Red light
  digitalWrite(RED_PIN, HIGH);
  delay(3000);
  digitalWrite(RED_PIN, LOW);

  // Yellow light
  digitalWrite(YELLOW_PIN, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(YELLOW_PIN, LOW);

  // Green light
  digitalWrite(GREEN_PIN, HIGH);
  delay(3000);
  digitalWrite(GREEN_PIN, LOW);

  // Yellow light again
  digitalWrite(YELLOW_PIN, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(YELLOW_PIN, LOW);
}

Как это работает

1. Определение пинов: Мы задаем константы для трех пинов: RED_PIN = 13, YELLOW_PIN = 12, GREEN_PIN = 11. Они соответствуют схеме подключения.
2. Setup: В функции setup() мы устанавливаем все три пина как OUTPUT с помощью pinMode(). Это сообщает Arduino, что нужно подавать напряжение через эти пины.
3. Loop: Функция loop() выполняется бесконечно. Она следует такой последовательности:
   • Включить красный светодиод (HIGH), подождать 3 секунды, выключить (LOW).
   • Включить желтый светодиод, подождать 1 секунду, выключить.
   • Включить зеленый светодиод, подождать 3 секунды, выключить.
   • Снова включить желтый светодиод, подождать 1 секунду, выключить.
   • Затем цикл повторяется с красного света.

Это создает знакомый паттерн работы светофора.

Ключевые концепции для студентов

• Цифровые выходы: digitalWrite(pin, HIGH) устанавливает на пине 5 В (включено), LOW устанавливает 0 В (выключено).
• Тайминг с delay(): delay(миллисекунды) приостанавливает программу. Будьте осторожны: пока выполняется delay(), Arduino не может делать ничего другого.
• Последовательная логика: Порядок операций имеет значение. Код выполняется строка за строкой, поэтому огни меняются в предсказуемой последовательности.
• Общий провод: Все светодиоды используют одно и то же соединение с землей. Это типично для цифровых схем.

Частые ошибки и советы по отладке

• Неправильные номера пинов: Перепроверьте, что номера пинов в коде соответствуют подключению. Если красный светодиод на пине 13, а вы написали 12, он не загорится.
• Полярность светодиода: Светодиоды поляризованы. Анод (длинная ножка) должен подключаться к пину Arduino, а катод (короткая ножка) к GND. В Velxio компонент светодиода по умолчанию ориентирован правильно.
• Отсутствие резисторов: В реальной жизни всегда используйте токоограничивающий резистор (220 Ом – 1 кОм) последовательно с каждым светодиодом, чтобы избежать повреждений. Встроенные светодиоды Velxio содержат резисторы, но если вы используете пользовательские компоненты, добавьте их.
• Блокировка delay(): Если вы захотите добавить кнопки или датчики позже, delay() заморозит программу. Рассмотрите использование millis() для неблокирующего тайминга.

Предлагаемые расширения

Когда базовый светофор заработает, попробуйте эти улучшения:

• Добавьте кнопку для пешеходов: Используйте тактовую кнопку для запроса сигнала перехода. При нажатии светофор переключается на красный, затем загорается белый светодиод (пешеходный переход).
• Используйте millis() вместо delay(): Перепишите код, используя millis() для тайминга. Это позволит Arduino проверять нажатия кнопок во время ожидания.
• Добавьте зуммер: Подключите пьезозуммер к пину и сделайте так, чтобы он пищал, когда зеленый свет вот-вот сменится на желтый.
• Симулируйте пешеходный переход: Добавьте еще два светодиода (красный и зеленый) для пешеходного перехода и скоординируйте их с сигналами светофора.

Попробуйте сами

Готовы собрать свой собственный светофор? Откройте пример в Velxio и начинайте экспериментировать:

Открыть пример светофора на Velxio

Вы можете редактировать код, менять тайминг или добавлять больше светодиодов. Симулятор работает полностью в вашем браузере – никаких загрузок, никакого оборудования. Используйте панель инструментов для компиляции и запуска кода:

Если вам нужно добавить новые компоненты, откройте палитру компонентов:

А если вы хотите использовать библиотеки, Менеджер библиотек всего в одном клике:

Удачной симуляции!