تعیین مدت‌زمان فشرده‌شدن یک کلید | قسمت بیست و ششم آموزش آردوینو

gasemi.m100

۱۴۰۳-۱۱-۲۷

6 دقیقه

در قسمت بیست و پنجم از آموزش آردوینو به بررسی استفاده از سوئیچ پرداختیم. در این قسمت قصد داریم درباره تعیین مدت‌زمان فشرده‌شدن یک کلید صحبت کنیم.

در اسکچ زیر، نحوه تنظیم یک تایمر کانتر معکوس نمایش‌داده‌شده است. با فشاردادن یک کلید، تایمر تنظیم می‌شود و مقدار تایمر کانتر افزایش می‌یابد؛ با رهاکردن کلید، شمارش معکوس آغاز می‌شود.

ویژگی‌های کد

دیبانس (Debouncing) کلید: کد شامل مکانیزمی برای حذف لرزش‌های مکانیکی کلید است تا از ثبت چندین فشار ناخواسته جلوگیری شود.
افزایش نرخ شمارش با نگه‌داشتن کلید: وقتی کلید برای اولین‌بار فشرده می‌شود (بعد از دیبانس)، مقدار تایمر کانتر یک واحد افزایش می‌یابد.

- اگر کلید بیش از یک ثانیه نگه داشته شود، نرخ افزایش شمارنده 4 برابر سریع‌تر می‌شود.
- اگر کلید چهار ثانیه یا بیشتر نگه داشته شود، نرخ افزایش به 10 برابر افزایش می‌یابد.

شروع شمارش معکوس: با رهاکردن کلید، شمارش معکوس آغاز می‌شود.
پایان شمارش: زمانی که شمارنده به صفر برسد، یک پین به وضعیت HIGH تغییر می‌کند. (در این مثال، یک LED روشن می‌شود).

/*
SwitchTime sketch
Countdown timer that decrements every tenth of a second
lights an LED when 0
Pressing button increments count, holding button down increases
rate of increment
*/
const int ledPin = LED_BUILTIN; // the number of the output pin
const int inPin = 2; // the number of the input pin
const int debounceTime = 20; // the time in milliseconds required
// for the switch to be stable
const int fastIncrement = 1000; // increment faster after this many
// milliseconds
const int veryFastIncrement = 4000; // and increment even faster after
// this many milliseconds
int count = 0; // count decrements every tenth of a
// second until reaches 0
void setup()
{
pinMode(inPin, INPUT_PULLUP);
pinMode(ledPin, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
int duration = switchTime();
if(duration > veryFastIncrement)
{
count = count + 10;
}
else if (duration > fastIncrement)
{
count = count + 4;
}
else if (duration > debounceTime)
{
count = count + 1;
}
else
{
// switch not pressed so service the timer
if( count == 0)
{
digitalWrite(ledPin, HIGH); // turn the LED on if the count is 0
}
else
{
digitalWrite(ledPin, LOW); // turn the LED off if the count is not 0
count = count - 1; // and decrement the count
}
}
Serial.println(count);
delay(100);
}
// return the time in milliseconds that the switch has been pressed (LOW)
long switchTime()
{
// these variables are static - see Discussion for an explanation
static unsigned long startTime = 0; // when switch state change was detected
static bool state; // the current state of the switch
if(digitalRead(inPin) != state) // check to see if switch has changed state
{
state = ! state; // yes, invert the state
startTime = millis(); // store the time
}
if(state == LOW)
{
return millis() - startTime; // switch pushed, return time in milliseconds
}
else
{
return 0; // return 0 if the switch is not pushed (in the HIGH state);
}
}

SwitchTime sketch

Countdown timer that decrements every tenth of a second

lights an LED when 0

Pressing button increments count, holding button down increases

rate of increment

const int ledPin = LED_BUILTIN; // the number of the output pin

const int inPin = 2; // the number of the input pin

const int debounceTime = 20; // the time in milliseconds required

// for the switch to be stable

const int fastIncrement = 1000; // increment faster after this many

// milliseconds

const int veryFastIncrement = 4000; // and increment even faster after

// this many milliseconds

int count = 0; // count decrements every tenth of a

// second until reaches 0

void setup()

{

pinMode(inPin, INPUT_PULLUP);

pinMode(ledPin, OUTPUT);

Serial.begin(9600);

}

void loop()

{

int duration = switchTime();

if(duration > veryFastIncrement)

{

count = count + 10;

}

else if (duration > fastIncrement)

{

count = count + 4;

}

else if (duration > debounceTime)

{

count = count + 1;

}

else

{

// switch not pressed so service the timer

if( count == 0)

{

digitalWrite(ledPin, HIGH); // turn the LED on if the count is 0

}

else

{

digitalWrite(ledPin, LOW); // turn the LED off if the count is not 0

count = count - 1; // and decrement the count

}

Serial.println(count);

delay(100);

}

// return the time in milliseconds that the switch has been pressed (LOW)

long switchTime()

{

// these variables are static - see Discussion for an explanation

static unsigned long startTime = 0; // when switch state change was detected

static bool state; // the current state of the switch

if(digitalRead(inPin) != state) // check to see if switch has changed state

{

state = ! state; // yes, invert the state

startTime = millis(); // store the time

}

if(state == LOW)

{

return millis() - startTime; // switch pushed, return time in milliseconds

}

else

{

return 0; // return 0 if the switch is not pushed (in the HIGH state);

}

هسته اصلی این برنامه، تابع switchTime است. این تابع مدت زمانی (بر حسب میلی‌ثانیه) که کلید فشرده شده است را برمی‌گرداند.

که خود این تابع از تابع millis آردوینو استفاده می‌کند تابع millis تعداد میلی‌ثانیه‌هایی را که از زمانی که برد آردوینو شروع به اجرای برنامه فعلی کرده است را برمی‌گرداند. این عدد تقریباً پس از 50 روز سرریز می‌شود (به صفر برمی‌گردد). برای فهمیدن مقدار گذر زمان مقدار قبلی این تابع را از مقدار فعلی آن کم می‌کنیم. (برای تفهیم بیشتر به کامنت های انگلیسی داخل کد دقت کنید)

if(digitalRead(inPin) != state) // check to see if switch has changed state
{
state = ! state; // yes, invert the state
startTime = millis(); // store the time
}
if(state == LOW)
{
return millis() - startTime; // switch pushed, return time in milliseconds
}

if(digitalRead(inPin) != state) // check to see if switch has changed state

{

state = ! state; // yes, invert the state

startTime = millis(); // store the time

}

if(state == LOW)

{

return millis() - startTime; // switch pushed, return time in milliseconds

}

✅ نکته مهم

ازآنجایی‌که این برنامه از مقاومت‌های داخلی pull-up استفاده می‌کند، مقدار خوانده شده از پین دیجیتال کلید با استفاده از digitalRead زمانی که کلید فشرده شود، LOW خواهد بود.

عملکرد کلی تابع switchTime

تشخیص فشردن کلید: بررسی می‌کند که آیا کلید فشرده شده است یا خیر.
ثبت زمان شروع: اگر کلید فشرده شود، زمان شروع فشار ثبت می‌شود.
محاسبه مدت‌زمان فشار: مدت زمانی که کلید در وضعیت فشرده قرار داشته است، محاسبه و برگردانده می‌شود.

عملکرد حلقه (Loop)

حلقه اصلی اسکچ مقدار برگشتی از تابع switchTime را بررسی می‌کند تا تصمیم بگیرد چه اقدامی باید انجام شود. مراحل به‌صورت زیر است:

بررسی طول مدت فشار کلید: اگر مدت‌زمان فشار کلید به‌اندازه‌ای طولانی باشد که به بیشترین سرعت افزایش برسد، مقدار شمارنده به همان میزان زیاد می‌شود.
بررسی زمان فشار برای سرعت زیادتر: اگر زمان فشار کمتر از مقدار موردنیاز برای بیشترین سرعت باشد، اسکچ بررسی می‌کند که آیا باید از مقدار افزایش سریع‌تر استفاده کند یا خیر.
بررسی زمان فشار برای دیبانس: اگر زمان فشار کلید به اندازه کافی طولانی باشد تا از لرزش (debouncing) عبور کرده باشد، شمارنده با مقدار کوچک‌تری افزایش می‌یابد.

✅ نکته مهم

در هر لحظه، فقط یکی از این سه حالت اتفاق می‌افتد.

عدم فشار یا فشار ناکافی کلید: اگر هیچ‌کدام از شرایط فوق برقرار نباشد، یعنی کلید یا فشرده نشده است یا مدت‌زمان فشردن آن برای عبور از مرحله دیبانس کافی نبوده است.
بررسی مقدار شمارنده: اگر مقدار شمارنده به صفر برسد، LED روشن می‌شود. اگر مقدار شمارنده بیشتر از صفر باشد، مقدار آن کاهش می‌یابد و LED خاموش می‌شود.

شما می‌توانید از تابع switchTime فقط برای حذف نویز (debouncing) یک سوئیچ استفاده کنید. کد زیر منطق حذف نویز را با فراخوانی تابع switchTime مدیریت می‌کند:

// the time in milliseconds that the switch needs to be stable
const int debounceTime = 20;
if( switchTime() > debounceTime)
{
Serial.print("switch is debounced");
}

// the time in milliseconds that the switch needs to be stable

const int debounceTime = 20;

if( switchTime() > debounceTime)

{

Serial.print("switch is debounced");

}

این روش برای حذف نویز (debouncing) زمانی مفید است که بیش از یک سوئیچ داشته باشید، زیرا می‌توانید زمان فشرده‌شدن یک سوئیچ را بررسی کرده و هم‌زمان وظایف دیگر را پردازش کنید، درحالی‌که منتظر پایدار شدن وضعیت سوئیچ هستید. برای پیاده‌سازی این روش، باید وضعیت فعلی سوئیچ (فشرده شده یا نه) و زمان آخرین تغییر وضعیت را ذخیره کنید.

روش‌های مختلفی برای انجام این کار وجود دارد—در این مثال، برای هر سوئیچ از یک تابع جداگانه استفاده خواهید کرد.

شما می‌توانید متغیرهای مربوط به تمام سوئیچ‌ها را در ابتدای اسکچ به‌عنوان متغیرهای سراسری (که به آن‌ها “global” گفته می‌شود، زیرا در همه‌جا قابل‌دسترسی هستند) ذخیره کنید. بااین‌حال، راحت‌تر است که متغیرهای هر سوئیچ در داخل تابع مربوط به آن سوئیچ قرار داده شوند.

برای حفظ مقادیر متغیرهایی که در داخل یک تابع تعریف شده‌اند، این اسکچ از متغیرهای استاتیک (static variables) استفاده می‌کند.

✅نکته

متغیرهای استاتیک در داخل یک تابع، فضای ذخیره‌سازی دائمی برای مقادیری فراهم می‌کنند که باید بین فراخوانی‌های تابع حفظ شوند. مقداری که به یک متغیر استاتیک اختصاص داده می‌شود، حتی پس از بازگشت تابع نیز حفظ می‌شود. مقدار آخر تنظیم‌شده برای متغیر، در فراخوانی بعدی تابع در دسترس خواهد بود.

از این نظر، متغیرهای استاتیک مشابه متغیرهای سراسری (global variables) هستند (متغیرهای سراسری متغیرهایی هستند که خارج از یک تابع و معمولاً در ابتدای اسکچ تعریف می‌شوند و در سایر توابع نیز قابل‌دسترسی هستند.)

اما برخلاف متغیرهای سراسری، متغیرهای استاتیک که در یک تابع تعریف می‌شوند، فقط در همان تابع قابل‌دسترسی هستند.

مزیت متغیرهای استاتیک این است که نمی‌توانند به طور تصادفی توسط توابع دیگر تغییر داده شوند که این ویژگی باعث می‌شود امنیت بیشتری داشته باشند.

این اسکچ یک مثال را نشان می‌دهد که چگونه می‌توانید برای سوئیچ‌های مختلف، توابع جداگانه اضافه کنید.

/*
SwitchTimeMultiple sketch
Prints how long more than one switch has been pressed
*/
const int switchAPin = 2; // the pin for switch A
const int switchBPin = 3; // the pin for switch B
void setup()
{
pinMode(switchAPin, INPUT_PULLUP);
pinMode(switchBPin, INPUT_PULLUP);
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
unsigned long timeA;
unsigned long timeB;
timeA = switchATime();
timeB = switchBTime();
if (timeA > 0 || timeB > 0)
{
Serial.print("switch A time=");
Serial.print(timeA);
Serial.print(", switch B time=");
Serial.println(timeB);
}
}
unsigned long switchTime(int pin, bool &state, unsigned long &startTime)
{
if(digitalRead(pin) != state) // check to see if the switch has changed state
{
state = ! state; // yes, invert the state
startTime = millis(); // store the time
}
if(state == LOW)
{
return millis() - startTime; // return the time in milliseconds
}
else
{
return 0; // return 0 if the switch is not pushed (in the HIGH state);
}
}
long switchATime()
{
// these variables are static - see text for an explanation
// the time the switch state change was first detected
static unsigned long startTime = 0;
static bool state; // the current state of the switch
return switchTime(switchAPin, state, startTime);
}
long switchBTime()
{
// these variables are static - see text for an explanation
// the time the switch state change was first detected
static unsigned long startTime = 0;
static bool state; // the current state of the switch
return switchTime(switchBPin, state, startTime);
}

SwitchTimeMultiple sketch

Prints how long more than one switch has been pressed

const int switchAPin = 2; // the pin for switch A

const int switchBPin = 3; // the pin for switch B

void setup()

{

pinMode(switchAPin, INPUT_PULLUP);

pinMode(switchBPin, INPUT_PULLUP);

Serial.begin(9600);

}

void loop()

{

unsigned long timeA;

unsigned long timeB;

timeA = switchATime();

timeB = switchBTime();

if (timeA > 0 || timeB > 0)

{

Serial.print("switch A time=");

Serial.print(timeA);

Serial.print(", switch B time=");

Serial.println(timeB);

}

unsigned long switchTime(int pin, bool &state, unsigned long &startTime)

{

if(digitalRead(pin) != state) // check to see if the switch has changed state

{

state = ! state; // yes, invert the state

startTime = millis(); // store the time

}

if(state == LOW)

{

return millis() - startTime; // return the time in milliseconds

}

else

{

return 0; // return 0 if the switch is not pushed (in the HIGH state);

}

long switchATime()

{

// these variables are static - see text for an explanation

// the time the switch state change was first detected

static unsigned long startTime = 0;

static bool state; // the current state of the switch

return switchTime(switchAPin, state, startTime);

}

long switchBTime()

{

// these variables are static - see text for an explanation

// the time the switch state change was first detected

static unsigned long startTime = 0;

static bool state; // the current state of the switch

return switchTime(switchBPin, state, startTime);

}

این اسکچ محاسبات زمانی خود را در تابعی به نام switchTime() انجام می‌دهد. این تابع وضعیت کلید و مدت‌زمان را بررسی و به‌روزرسانی می‌کند.

یک تابع برای هر کلید ( switchATime() و switchBTime() ) استفاده می‌شود تا زمان شروع و وضعیت هر کلید را حفظ کند. ازآنجاکه متغیرهای نگهدارنده این مقادیر به‌صورت استاتیک تعریف شده‌اند، مقادیر هنگام خروج از تابع حفظ خواهند شد.

نگهداری این متغیرها درون تابع تضمین می‌کند که از متغیر اشتباهی استفاده نخواهد شد.

پین‌های مورداستفاده برای کلیدها به‌عنوان متغیرهای سراسری تعریف شده‌اند؛ زیرا این مقادیر در تابع setup برای پیکربندی پین‌ها موردنیاز هستند. اما چون این متغیرها با کلیدواژه const تعریف شده‌اند، کامپایلر اجازه تغییر این مقادیر را نخواهد داد؛ بنابراین، هیچ خطری برای تغییر تصادفی آن‌ها توسط کد اسکچ وجود ندارد.

✅نکته

محدودکردن میزان دسترسی به یک متغیر با پیچیده‌تر شدن پروژه‌ها اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. محیط Arduino روشی کارآمدتر و شیک‌تر برای مدیریت این موضوع ارائه می‌دهد.

درون حلقه loop، این اسکچ بررسی می‌کند که دکمه برای چه مدت نگه داشته شده است. اگر هر یک از دکمه‌ها برای مدت بیش از صفر میلی‌ثانیه فشرده شده باشند، اسکچ مدت زمانی را که هر کلید نگه داشته شده است، چاپ می‌کند.

اگر سریال مانیتور را باز کنید و یکی یا هر دو دکمه را نگه دارید، مشاهده خواهید کرد که مقادیر زمانی افزایش می‌یابند و به‌صورت پیمایشی نمایش داده می‌شوند. اگر هر دو دکمه را رها کنید، تابع switchTime مقدار صفر را برمی‌گرداند؛ بنابراین، اسکچ تا زمانی که یکی یا هر دو دکمه را دوباره فشار دهید، خروجی را متوقف می‌کند.

اطلاعات

لینک و اشتراک

تعیین مدت‌زمان فشرده‌شدن یک کلید | قسمت بیست و ششم آموزش آردوینو

ویژگی‌های کد

✅ نکته مهم

عملکرد کلی تابع switchTime

عملکرد حلقه (Loop)

✅ نکته مهم

✅نکته

✅نکته

Arduino captain

پالت | بازار خرید و فروش قطعات الکترونیک

آیسی | موتور جستجوی قطعات الکترونیک

فروشگاه سیسوگ

سیسوگ فروم | محلی برای پاسخ پرسش‌های شما

نویسنده شو !

نویسنده شو !

پالت | بازار خرید و فروش قطعات الکترونیک

آیسی | موتور جستجوی قطعات الکترونیک

فروشگاه سیسوگ

سیسوگ فروم | محلی برای پاسخ پرسش‌های شما

دیدگاه ها

نویسنده شو !

نویسنده شو !

آموزش ها

منو و لینک‌ها

تعیین مدت‌زمان فشرده‌شدن یک کلید | قسمت بیست و ششم آموزش آردوینو

ویژگی‌های کد

✅ نکته مهم

عملکرد کلی تابع switchTime

عملکرد حلقه (Loop)

✅ نکته مهم

✅نکته

✅نکته

شاید برای شما مفید باشد

ساخت برد آردوینو به صورت حرفه ای

آردوینو را به اینترنت متصل کنید

پروژه اندازه‌گیری فشار توسط سنسور BMP180

Arduino captain

پالت | بازار خرید و فروش قطعات الکترونیک

آیسی | موتور جستجوی قطعات الکترونیک

فروشگاه سیسوگ

سیسوگ فروم | محلی برای پاسخ پرسش‌های شما

نویسنده شو !

نویسنده شو !

پالت | بازار خرید و فروش قطعات الکترونیک

آیسی | موتور جستجوی قطعات الکترونیک

فروشگاه سیسوگ

سیسوگ فروم | محلی برای پاسخ پرسش‌های شما

دیدگاه ها

نویسنده شو !

نویسنده شو !

آموزش ها

منو و لینک‌ها

شبکه‌های اجتماعی