Общие сведения:

В этом уроке мы создадим ночник с управлением адресными светодиодами через датчик жестов.

Выполнив один из жестов, которые распознаёт датчик, вы сможете управлять режимом работы ночника, его яркостью, цветом и скоростью анимации.

Видео:

Нам понадобится:

• 1х Arduino / Piranha UNO;
• 1х Battery Shield;
• 1х Trema Shield;
• 8х Trema-модуль Адресный светодиод NeoPixel;
• 1х Trema-модуль Датчик жестов, приближения, освещённости, цвета;
• 6х ПВХ-конструктор;

Для реализации проекта нам необходимо установить библиотеки:

• SparkFun_APDS9960 — для работы с датчиком движений;
• iarduino_NeoPixel — для работы с адресными светодиодами NeoPixel;
• Wire — библиотека входит в базовый набор Arduino IDE и не требует установки;

О том, как устанавливать библиотеки, Вы можете ознакомиться на странице Wiki - Установка библиотек в Arduino IDE.

Описание работы ночника:

После подачи питания ночник готов к работе.

Для включения ночника проведите рукой над датчиком вправо или влево, после чего ночник включит один из режимов работы:

• Перелив всеми цветами радуги;
• Случайное включение случайным цветом;
• Смена одного цвета на другой;
• Имитация пламени свечи;
• Один цвет на выбор по порядку(красный, зелёный, синий, жёлтый, фиолетовый, голубой, белый);

Для того, чтобы увеличить или уменьшить скорость анимации, достаточно провести рукой вверх (ускорить) или вниз (замедлить) над датчиком.

Для того, чтобы изменить уровень яркости ночника достаточно приблизить руку к датчику и плавно её отдалить - ночник перейдёт в режим настройки:

• При входе в режим настройки яркости ночник однократно моргнёт светодиодами белого цвета, после чего в течении времени, заданном в переменной waiting_time, будет принимать команды настройки яркости;
• Приближая или отдаляя руку к/от датчика яркость будет плавно меняться от меньшего (приближая) к большему (отдаляя);
• По истечении времени ночник вновь однократно моргнёт светодиодами белого цвета и выйдет из режима настройки яркости;

Для того, чтобы выключить ночник, достаточно поднести руку над датчиком на расстоянии 10-15 см и плавно её приблизить. После этого ночник выключится.

Схема сборки:

Arduino / Piranha UNO:

Batery Shield:

Установите Battery Shield на Arduino / Piranha UNO:
Во время установки Battery Shield должен быть в выключенном состоянии.

Trema Shield:

На Battery Shield установите Trema Shield:

Датчик жестов:

Подключите Trema-модуль Датчик жестов к Trema Shield:

Адресные светодиоды:

Подключите адресные светодиоды NeoPixel к Trema Shield:

Все используемые в уроке Trema-модули NeoPixel соединены друг c другом, а первый модуль можно подключить к любому выводу Arduino. Номер вывода указывается в скетче (в примере используется вывод D10). Чем больше модулей в цепи, тем больше тока она потребляет, по этому в схеме используется стабилизированный источник питания Battery Shield на 5В постоянного тока.

Код программы (скетч):

// Подключаем библиотеки: #include <Wire.h>//  Для работы с шиной I2C #include <SparkFun_APDS9960.h>//  Для работы с датчиком APDS-9960 #include <iarduino_NeoPixel.h>//  Подключаем библиотеку iarduino_NeoPixel для работы со светодиодами NeoPixel uint8_t       neo_pin      = 10;//  Вывод, к которому подключены модули NeoPixel uint16_t      modul_number = 8;//  Количество модулей iarduino_NeoPixel led(neo_pin, modul_number*4 );//  Объявляем объект LED указывая (№ вывода Arduino к которому подключён модуль NeoPixel, количество используемых светодиодов) SparkFun_APDS9960 apds = SparkFun_APDS9960();//  Определяем объект apds, экземпляр класса SparkFun_APDS9960 // Объявляем переменные: uint8_t       j;//  Объявляем переменную для хранения значения сдвига спектра цветов для всех светодиодов (от 0 до 255) uint8_t       k;//  Объявляем переменную для хранения положения сдвига спектра цвета для каждого светодиода на спектре j (зависит от количества светодиодов) uint8_t       r, g, b;//  Объявляем переменную для хранения цветов RGB для каждого светодиода uint8_t       z             = 1;//  Определяем константу указывающую задержку в мс (чем выше значение, тем медленнее перелив цветов) uint8_t       flg, setting  = 0;//  Флаг включения/выключения света uint8_t       mode          = 0;//  Флаг режима работы светодиодов uint8_t       proximityData = 0;//  Переменная, хранящая значение расстояния до модуля APDS9960 uint8_t       brightness    = 255;//  Переменная значения яркости uint32_t      waiting_time  = 7000;//  Время ожидания при настройке яркости uint32_t      work_time;//  Счётчик времени при настройке яркости byte          on_off        = 0;//  Триггер включения/выключения светаvoid setup() {//  Инициализируем адресные светодиоды:   led.begin();//  Инициализируем модуль жестов:   apds.init();//  Если инициализация модуля жестов прошла успешно, то ...//  Устанавливаем коэффициент усиления приёмника:                       //  Доступные значения: 1х, 2х, 4х, 8х (GGAIN_1X, GGAIN_2X, GGAIN_4X, GGAIN_8X). Чем выше коэффициент тем выше чувствительность   apds.setGestureGain(GGAIN_4X);//  Если установлен коэффициент усиления приёмника в режиме обнаружения жестов, то ...//  Устанавливаем силу тока драйвера ИК-светодиода:                     //  Доступные значения: 100мА, 50мА, 25мА, 12.5мА (LED_DRIVE_100MA, LED_DRIVE_50MA, LED_DRIVE_25MA, LED_DRIVE_12_5MA). Чем выше сила тока, тем выше чувствительность.   apds.setGestureLEDDrive(LED_DRIVE_100MA);//  Если устанавлена сила тока драйвера (яркость) ИК-светодиода для обнаружения жестов, то ...//  Разрешаем режим обнаружение жестов:   apds.enableGestureSensor(false);//  Если инициализация режима обнаружения жестов прошла успешно, то   led.setColor(NeoPixelAll,0, 0, 0);//  Выключаем светодиоды   led.write();//  //  Ждём завершение инициализации и калибровки:   delay(500);//  Задержка 0,5с }void loop() {// Проверяем наличие движенияif (apds.isGestureAvailable()) {//  Если зафиксировано движение, то ...switch (apds.readGesture()) {//  Сверяем значение соответствующее жесту ...// Проверяем жест: //==========================================================//// "СЕВЕР" - УВЕЛИЧЕНИЕ СКОРОСТИ АНИМАЦИИcase DIR_UP:if(z>=1 && z <=11){z += 5;} else//  Если параметр скорости задан от 1мс до 11мс, то шаг равен 5мсif(z > 11 && z <=101) {z += 20;}else//  Если параметр скорости задан от 11мс до 101мс, то шаг равен 20мсif(z > 101 && z <=500){z += 50;}else//  Если параметр скорости задан от 101мс до 500мс, то шаг равен 50мсif(z > 500){z = 1;}//  При превышении значения шаг сбрасываетсяbreak; //==========================================================//      // "ЮГ" - УМЕНЬШЕНИЕ СКОРОСТИ АНИМАЦИИcase DIR_DOWN:if(z<1){z = 500;}else//  При выходе из заданного промежутка значений шаг сбрасываетсяif(z >=1 && z <=11){z -= 5;} else//  Если параметр скорости задан от 1мс до 11мс, то шаг равен 5мсif(z > 11 && z <= 101){z -= 20;}else//  Если параметр скорости задан от 1мс до 11мс, то шаг равен 5мсif(z > 101 && z <=500){z -= 50;}//  Если параметр скорости задан от 1мс до 11мс, то шаг равен 5мсbreak; //==========================================================//// "ЗАПАД" - ЛИСТАЕМ РЕЖИМЫ ВНИЗcase DIR_LEFT:       mode--;//  Уменьшаем номер режима на единицуif(mode < 1){mode = 11;}//  Если значение меньше допустимого, то переходим к максимально большому значениюbreak; //==========================================================//      // "ВОСТОК" - ЛИСТАЕМ РЕЖИМЫ ВВЕРХcase DIR_RIGHT:       mode++;//  Увеличиваем номер режима на единицуif(mode > 11){mode = 1;}//  Если значение больше допустимого, то переходим к минимальному значениюbreak; //==========================================================//      // "ОТДАЛЕНИЕ" - ПЕРЕХОД В РЕЖИМ ЯРКОСТИcase DIR_FAR:       setting   = 1;//  Ставим флаг перехода в режим настройки яркости       flg       = 1;//  Ставим флаг смены работы режима датчика жестов - с чтения жестов на чтение приближения       work_time = millis();//  Обновляем счётчикbreak; //==========================================================//      // "ПРИБЛИЖЕНИЕ" - ПЕРЕХОД В РЕЖИМ ВЫКЛЮЧЕНИЯ СВЕТАcase DIR_NEAR:       mode = 12;//  Устанавливаем режим выключения светаbreak;}}// РЕЖИМЫ РАБОТЫ СВЕТОДИОДОВ:switch (mode) {//  Сверяем значение соответствующее режиму работы //==========================================================//    //  ПЕРЕЛИВ ВСЕХ ЦВЕТОВ РАДУГИcase 1:     j++;//  Смещаем спектр цветов для всех светодиодовfor(uint16_t i=0; i<led.count(); i++){//  Проходим по всем светодиодам         k=((uint16_t)(i*256/led.count())+j);//  Определяем положение очередного светодиода на смещённом спектре цветовif(k<85) {        b=0; r=k*3; g=255-r;}else//  Перелив от зелёного к красному, через жёлтыйif(k<170){k-=85;  g=0; b=k*3; r=255-b;}else//  Перелив от красного к синему  , через фиолетовый{k-=170; r=0; g=k*3; b=255-g;}//  Перелив от синего   к зелёному, через голубой         led.setColor(i,//  Устанавливаем выбранный цвет для очередного светодиода                      map(r, 0, 255, 0, brightness),//  Задаём зависимость яркости красного от параметра brightness, который определяется в настройках яркости                      map(g, 0, 255, 0, brightness),//  Задаём зависимость яркости зелёного от параметра brightness, который определяется в настройках яркости                      map(b, 0, 255, 0, brightness));//  Задаём зависимость яркости синего от параметра brightness, который определяется в настройках яркости}     led.write();//  Записываем цвета в светодиоды     delay(z);//  Устанавливаем задержкуbreak; //==========================================================//    //  ВКЛЮЧЕНИЕ СЛУЧАЙНЫМ ЦВЕТОМcase 2:for(uint16_t t=0; t<led.count(); t++){//  Проходим по всем светодиодамint8_t i=random(3);//  Определяем какой из трех составляющих цветов будет отсутствовать R, G, или Bif(i==0){r=0;}else{r=random(0xFF);}//  Определяем случайное значение для переменной rif(i==1){g=0;}else{g=random(0xFF);}//  Определяем случайное значение для переменной gif(i==2){b=0;}else{b=random(0xFF);}//  Определяем случайное значение для переменной b       led.setColor(t,//  Устанавливаем цвет r,g,b для случайного светодиода                    map(r, 0, 255, 0, brightness),//  Задаём зависимость яркости красного от параметра brightness, который определяется в настройках яркости                    map(g, 0, 255, 0, brightness),//  Задаём зависимость яркости зелёного от параметра brightness, который определяется в настройках яркости                    map(b, 0, 255, 0, brightness));//  Задаём зависимость яркости синего от параметра brightness, который определяется в настройках яркости}     led.write();//  Записываем цвета в светодиоды     delay(z);//  Устанавливаем задержкуbreak; //==========================================================//    //  ВСЕ СВЕТОДИОДЫ ЗАЖИГАЮТСЯ ОДНИМ ЦВЕТОМcase 3:uint16_t f;//  Определяем переменную как коэффициент яркостиif(f==0){f=42; }else//  f=60°  (0 ... 42  ... 255   =   0° ... 60°  ... 360°)if(f==42 ){f=85; }else//  f=120° (0 ... 85  ... 255   =   0° ... 120° ... 360°)if(f==85 ){f=127;}else//  f=180° (0 ... 127 ... 255   =   0° ... 180° ... 360°)if(f==127){f=170;}else//  f=240° (0 ... 170 ... 255   =   0° ... 240° ... 360°)if(f==170){f=212;}else//  f=300° (0 ... 212 ... 255   =   0° ... 300° ... 360°)if(f==212){f=0;}//  f=360° (0 ... 255 ... 255   =   0° ... 360° ... 360°)if(f<85) {        b=0; r=f*3; g=255-r;}else//  Перелив от зелёного к красному, через жёлтыйif(f<170){f-=85;  g=0; b=f*3; r=255-b;}else//  Перелив от красного к синему  , через фиолетовый{f-=170; r=0; g=f*3; b=255-g;}//  Перелив от синего   к зелёному, через голубой     led.setColor(NeoPixelAll,//  Устанавливаем выбранный цвет для очередного светодиода                  map(r, 0, 255, 0, brightness),//  Задаём зависимость яркости красного от параметра brightness, который определяется в настройках яркости                  map(g, 0, 255, 0, brightness),//  Задаём зависимость яркости зелёного от параметра brightness, который определяется в настройках яркости                  map(b, 0, 255, 0, brightness));//  Задаём зависимость яркости синего от параметра brightness, который определяется в настройках яркости     led.write();//  Записываем цвета в светодиоды     delay(z*10);//  Устанавливаем задержкуbreak; //==========================================================////  ГОРИТ СВЕЧАcase 4:for(uint16_t m=0; m<led.count(); m++){//  Проходим по всем светодиодамif(m%2==0){//  Каждый второй светодиод настраиваем гореть красным         r = random(10,50);//  Определяем случайное значение яркости красного         led.setColor(m,//  Устанавливаем выбранный цвет для очередного светодиода                      map(r, 0, 255, 0, brightness),//  Задаём зависимость яркости красного от параметра brightness, который определяется в настройках яркости0,//  Устанавливаем зелёный равным 00);//  Устанавливаем синий равным 0}else {//  Оставшиеся светодиоды настраиваем гореть жёлтым       r = random(50,256); g = r;//  Определяем случайное значение яркости жёлтого       led.setColor(m,//  Устанавливаем выбранный цвет для очередного светодиода                    map(r, 0, 255, 0, brightness),//  Задаём зависимость яркости красного от параметра brightness, который определяется в настройках яркости                    map(g, 0, 255, 0, brightness),//  Задаём зависимость яркости зелёного от параметра brightness, который определяется в настройках яркости0);//  Устанавливаем синий равным 0}}     led.write();//  Записываем цвета в светодиоды     delay(random(10,100));//  Устанавливаем случаное значение времени задержки для имитации горенияbreak; //==========================================================////  ГОРИТ КРАСНЫМcase 5:     r = 255; g = 0; b = 0;//  Выставляем значение RGB-спектра в красный цвет     led.setColor(NeoPixelAll,//  Устанавливаем выбранный цвет для всех светодиодов                  map(r, 0, 255, 0, brightness),//  Задаём зависимость яркости красного от параметра brightness, который определяется в настройках яркости                  g,//  Устанавливаем зелёный равным 0                  b);//  Устанавливаем синий равным 0     led.write();//  Записываем цвета в светодиодыbreak; //==========================================================////  ГОРИТ ЗЕЛЁНЫМcase 6:     r = 0; g = 255; b = 0;//  Выставляем значение RGB-спектра в зелёный цвет     led.setColor(NeoPixelAll,//  Устанавливаем выбранный цвет для всех светодиодов                  r,//  Устанавливаем красный равным 0                  map(g, 0, 255, 0, brightness),//  Задаём зависимость яркости зелёного от параметра brightness, который определяется в настройках яркости                  b);//  Устанавливаем синий равным 0     led.write();//  Записываем цвета в светодиодыbreak; //==========================================================////  ГОРИТ СИНИМcase 7:     r = 0; g = 0; b = 255;//  Выставляем значение RGB-спектра в синий цвет     led.setColor(NeoPixelAll,//  Устанавливаем выбранный цвет для всех светодиодов                  r,//  Устанавливаем красный равным 0                  g,//  Устанавливаем зелёный равным 0                  map(b, 0, 255, 0, brightness));//  Задаём зависимость яркости синего от параметра brightness, который определяется в настройках яркости     led.write();//  Записываем цвета в светодиодыbreak; //==========================================================////  ГОРИТ ЖЁЛТЫМcase 8:     r = 255; g = 255; b = 0;//  Выставляем значение RGB-спектра в жёлтый цвет     led.setColor(NeoPixelAll,//  Устанавливаем выбранный цвет для всех светодиодов                  map(r, 0, 255, 0, brightness),//  Задаём зависимость яркости красного от параметра brightness, который определяется в настройках яркости                  map(g, 0, 255, 0, brightness),//  Задаём зависимость яркости зелёного от параметра brightness, который определяется в настройках яркости                  b);//  Устанавливаем синий равным 0     led.write();//  Записываем цвета в светодиодыbreak; //==========================================================////  ГОРИТ ФИОЛЕТОВЫЙcase 9:     r = 255; g = 0; b = 255;//  Выставляем значение RGB-спектра в фиолетовый цвет     led.setColor(NeoPixelAll,//  Устанавливаем выбранный цвет для всех светодиодов                  map(r, 0, 255, 0, brightness),//  Задаём зависимость яркости красного от параметра brightness, который определяется в настройках яркости                  g,//  Устанавливаем зелёный равным 0                  map(b, 0, 255, 0, brightness));//  Задаём зависимость яркости синего от параметра brightness, который определяется в настройках яркости     led.write();//  Записываем цвета в светодиодыbreak; //==========================================================////  ГОРИТ ГОЛУБЫМcase 10:     r = 0; g = 255; b = 255;//  Выставляем значение RGB-спектра в голубой цвет     led.setColor(NeoPixelAll,//  Устанавливаем выбранный цвет для всех светодиодов                  r,//  Устанавливаем красный равным 0                  map(g, 0, 255, 0, brightness),//  Задаём зависимость яркости зелёного от параметра brightness, который определяется в настройках яркости                  map(b, 0, 255, 0, brightness));//  Задаём зависимость яркости синего от параметра brightness, который определяется в настройках яркости     led.write();//  Записываем цвета в светодиодыbreak; //==========================================================////  ГОРИТ БЕЛЫМcase 11:     r = 255; g = 255; b = 255;//  Выставляем значение RGB-спектра в красный цвет     led.setColor(NeoPixelAll,//  Устанавливаем выбранный цвет для всех светодиодов                  map(r, 0, 255, 0, brightness),//  Задаём зависимость яркости красного от параметра brightness, который определяется в настройках яркости                  map(g, 0, 255, 0, brightness),//  Задаём зависимость яркости зелёного от параметра brightness, который определяется в настройках яркости                  map(b, 0, 255, 0, brightness));//  Задаём зависимость яркости синего от параметра brightness, который определяется в настройках яркости     led.write();//  Записываем цвета в светодиодыbreak; //==========================================================////  ВЫКЛЮЧЕНОcase 12:     r = 0; g = 0; b = 0;//  Выставляем значение RGB-спектра в чёрный цвет (включено)     led.setColor(NeoPixelAll,//  Устанавливаем выбранный цвет для всех светодиодов                  r,//  Устанавливаем красный равным 0                  g,//  Устанавливаем зелёный равным 0                  b);//  Устанавливаем синий равным 0     led.write();//  Записываем цвета в светодиодыbreak;} //==========================================================//// РЕЖИМ НАСТРОЙКИ ЯРКОСТИ:if(setting){//  Если стоит флаг входа в режим настройки, то проверяем...if(work_time+waiting_time > millis()){//  с момента входа в режим настройки не прошло ли время waiting_time, и если не прошло то...if(flg){//  проверяем, стоит ли флаг смены режима работы датчика жестов. Если стоит, то         flg = 0;//  сбрасываем флаг,         apds.disableGestureSensor();                          delay(500); //  выключаем режим чтения жестов, ждём 0,5с,         apds.enableProximitySensor(false);//  включаем режим чтения приближения,         led.setColor(NeoPixelAll,0 ,0 ,0 );     led.write();  delay(