Afdrukken
Categorie: Uncategorised
Hits: 60

Oplossing: SOS opgave

Uit de opgave blijkt dat een punt een hoog signaal van 0,1s is, terwijl een streep 0,3s duurt. Beide worden gevolgd door een laag signaal van 0,1s. Tussen twee letters van een woord is een laag-tijd van 0,3s en tussen twee woorden een laag-tijd van 0,7s.

de initialisatie

De morsecode wordt weergegeven op een led die op pin 12 wordt aangesloten. In onze setup() functie moeten we pin 12 definiëren als een uitgang. Dit doen we door middel van de instructie

pinMode(12,OUTPUT);

Merk op dat de functienaam hoofdlettergevoelig is, dus PinMode() of pinmode() zullen door de compiler niet herkend worden.

De functie pinMode heeft twee parameters. De eerste parameter is de naam van de pin die als output moet gedefinieerd worden. De digitale pinnen die als digitale uitgang kunnen gebruikt worden, worden aangeduid met een nummer (0 t.e.m. 13). Aangezien de led op pin 12 verbonden is moet hier dus als eerste parameter een 12 komen, of gelijk welke uitdrukking die in de waarde 12 resulteert.

Dus ook

pinMode(24/2,OUTPUT);

resulteert in pin 12 die als uitgang geconfigureerd wordt.

Het heeft natuurlijk geen enkele zin om een ingewikkelde constructie te gebruiken die resulteert in de waarde 12 zonder dat dit een meerwaarde oplevert. Er zijn echter enkele nuttige toepassingen van deze regel, die de leesbaarheid van ons programma verhogen, of die het eenvoudiger maken op het programma op termijn te onderhouden.

Soms is het vooraf niet duidelijk welke pin er zal gebruikt worden voor welke sensor of drukknop of led. In het geval van deze opgave hangt de led aan pin 12, maar het kan zijn dat in een latere versie van het programma het beter uitkomt als deze led aan pin 3 hangt. Als ons programma tegen dan al enkele bladzijden lang is moeten we via zoeken en vervangen in het volledige programma de waarde 12 vervangen door de waarde 3. Dit kan tot fouten leiden. In zo'n geval is het handig als we de waarde 12 vervangen door een betekenisvolle omschrijving zoals ledPin. Wanneer we het over ledPin hebben maakt het niet uit aan welke pin de led hangt, zolang de waarde van ledPin maar resulteert in het juiste pinnummer. We gebruiken daarvoor bijvoorbeeld een constante.

const byte ledPin = 12;

void setup() {
  pinMode(ledPin,OUTPUT);
}

Door de constante op de eerste lijn te definiëren zal deze constante doorheen het volledig programma gekend zijn. We kunnen dus in elke functie verwijzen naar ledPin.

Mocht het nodig zijn om de led op pin3 te plaatsen, dan hoeven we alleen in het begin van ons programma de regel

const byte ledPin = 12;

te veranderen in

const byte ledPin = 3;

opdat de aanpassing overal in het verdere programma zou overgenomen worden.

Bijkomend voordeel is dat de naam ledPin ook veel meer zegt dan de waarde 12. Wanneer we in een programma de regel

pinMode(ledPin,OUTPUT);

tegenkomen is het direct duidelijk dat deze regel code iets met een led te maken heeft.

De tweede parameter van de functie pinMode geeft aan hoe de pin moet geconfigureerd worden. In ons geval moet deze pin een uitgang worden waar de led aan hangt. We gebruiken daarvoor de waarde OUTPUT. Om een pin als input te gebruiken bestaan de uitdrukkingen INPUT en INPUT_PULLUP. Bij de laatste wordt een interne pullup-weerstand ingeschakeld die er bij de gewone INPUT niet is.

Het programma

Nu we pin 12 gedefinieerd hebben als een output wordt het tijd om onze loop functie te schrijven die achtereenvolgens drie punten, drie strepen en drie punten op de led toont. We gaan achtereenvolgens een aantal oplossingen bekijken die van zeer ruw naar verfijnd gaan.

quick and dirty

In de eerste oplossing maken we gebruik van de instructie digitalWrite om de uitgang hoog of laag te maken. Daarna gebruiken we de delay() functie om een aantal milliseconden te wachten. We kunnen met deze twee functies het volledig programma schrijven:

const byte ledPin = 12;

void setup() {
  pinMode(ledPin,OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(ledPin,HIGH);
  delay(100);
  digitalWrite(ledPin,LOW);
  delay(100);
  digitalWrite(ledPin,HIGH);
  delay(100);
  digitalWrite(ledPin,LOW);
  delay(100);
  digitalWrite(ledPin,HIGH);
  delay(100);
  digitalWrite(ledPin,LOW);
  delay(300);

  digitalWrite(ledPin,HIGH);
  delay(300);
  digitalWrite(ledPin,LOW);
  delay(100);
  digitalWrite(ledPin,HIGH);
  delay(300);
  digitalWrite(ledPin,LOW);
  delay(100);
  digitalWrite(ledPin,HIGH);
  delay(300);
  digitalWrite(ledPin,LOW);
  delay(300);

  digitalWrite(ledPin,HIGH);
  delay(100);
  digitalWrite(ledPin,LOW);
  delay(100);
  digitalWrite(ledPin,HIGH);
  delay(100);
  digitalWrite(ledPin,LOW);
  delay(100);
  digitalWrite(ledPin,HIGH);
  delay(100);
  digitalWrite(ledPin,LOW);
  delay(700);
}

Dit programma zal perfect werken, maar is absoluut geen elegant programma.

iets beter: lussen.

De opgave schreeuw het haast uit: drie punten, drie strepen, drie punten. Het spreekt vanzelf dat we voor het maken van drie strepen en drie punten gebruik gaan maken van een lus. We bekijken het voorbeeld van de drie punten, zoals het in het vorig programma staat:

digitalWrite(ledPin,HIGH); 
delay(100); 
digitalWrite(ledPin,LOW); 
delay(100); 
digitalWrite(ledPin,HIGH); 
delay(100); 
digitalWrite(ledPin,LOW); 
delay(100); 
digitalWrite(ledPin,HIGH); 
delay(100); 
digitalWrite(ledPin,LOW); 
delay(300);

We zien dat eenzelfde stuk code drie keer herhaald wordt. Als we deze code in een lus steken wordt dit stuk code aanzienlijk korter. Om een lus te maken gebruiken we een for-instructie.

  for(int i=0;i<3;i++) {
    digitalWrite(ledPin,HIGH);
    delay(100);
    digitalWrite(ledPin,LOW);
    delay(100);
  }
  delay(200);

De for instructie is een functie die drie parameters nodig heeft.

  • De eerste parameter is een variabeledefinitie. Deze variabele fungeert als teller om te weten hoeveel keer we de lus doorlopen. Deze variabele wordt bij de definitie ook geïnitialiseerd op een startwaarde.
  • De tweede parameter is een voorwaarde. Zolang als aan deze voorwaarde voldaan wordt zal de lus opnieuw worden uitgevoerd.
  • De derde parameter is een bewerking die op de tellervariabele wordt uitgevoerd, elke keer dat de lus doorlopen wordt.

In bovenstaand voorbeeld wordt teller i geïnitialiseerd op waarde 0. De voorwaarde wordt gecontroleerd en aangezien 0<3 is zal de lus uitgevoerd worden en wordt een eerste morse-punt op de led weergegeven.

Na deze eerste doorgang van de lus wordt i met 1 verhoogd door de i++ van de derde parameter en krijgt dus de waarde 1. De voorwaarde van de tweede parameter wordt opnieuw gecontroleerd en 1<3, dus wordt de lus opnieuw doorlopen en wordt de tweede morse-punt weergegeven.

Na deze doorgang wordt i terug verhoogd en wordt nu 2. Dit is nog altijd kleiner dan 3, dus wordt de lus een derde maal doorlopen. Het derde morse-punt wordt weergegeven.

De teller i wordt opnieuw verhoogd en wordt nu 3. De voorwaarde is niet langer voldaan, dus de lus wordt niet meer uitgevoerd en het programma gaat verder met de code na de lus. Dit is de delay(200) die er voor zorgt dat er een totale pauze van 0,3s ontstaat tussen deze S en de volgende letter.

Uiteraard kunnen we op dezelfde manier ook de drie strepen programmeren. We hoeven enkel de eerste delay(100) te veranderen naar delay(300) om netjes drie strepen te krijgen. Zo kunnen we een nieuw programma maken:

const byte ledPin = 12;

void setup() {
  pinMode(ledPin,OUTPUT);
}

void loop() {
  for(int i=0;i<3;i++) {
    digitalWrite(ledPin,HIGH);
    delay(100);
    digitalWrite(ledPin,LOW);
    delay(100);
  }
  delay(200);

  for(int i=0;i<3;i++) {
    digitalWrite(ledPin,HIGH);
    delay(300);
    digitalWrite(ledPin,LOW);
    delay(100);
  }
  delay(200);

  for(int i=0;i<3;i++) {
    digitalWrite(ledPin,HIGH);
    delay(100);
    digitalWrite(ledPin,LOW);
    delay(100);
  }
  delay(600);
}

Merk op dat dit programma al een stuk korter is dan het vorige.

nog eleganter: functies

In bovenstaand programma valt op dat de twee lussen voor de drie punten identiek zijn. Wanneer dezelfde code herhaald wordt in het programma gaat men meestal deze code éénmaal schrijven en er een functie van maken, die dan verschillende keren kan opgeroepen worden vanuit het hoofdprogramma. Soms maakt men van grotere stukken code ook een functie, hoewel die maar één keer in het programma voorkomt. Men doet dit om het hoofdprogramma zo kort mogelijk te houden, en de leesbaarheid te verhogen.

In ons voorbeeld kunnen we twee functies maken: we noemen ze driepunt() en driestreep(). De ene functie zal drie punten weergeven terwijl de andere functie drie strepen op de led zal weergeven.

Een eigen functie maken is eenvoudig. Eerst moeten we bepalen welke waarde de functie zal teruggeven aan het aanroepende programma. In ons geval is dit niks, dus begint de functie met void. Daarna plaatsen we een zelfgekozen naam, in dit geval driepunt. Een functie kan parameters bevatten die tussen haakjes aangegeven worden. Hier zijn er geen parameters, maar de haakjes moeten toch altijd geplaatst worden. Onze functiedefinitie wordt dus:

void driepunt() {
  for(int i=0;i<3;i++) {
    digitalWrite(ledPin,HIGH);
    delay(100);
    digitalWrite(ledPin,LOW);
    delay(100);
  }  
}

de code die moet worden uitgevoerd plaatsen we tussen accolades na de functiedefinitie.

Op dezelfde manier definiëren we een functie driestreep().

Het aanroepen vanuit het hoofdprogramma gebeurt door de functienaam en de haakjes te plaatsen. Het nieuwe programma is:

const byte ledPin = 12;

void setup() {
  pinMode(ledPin,OUTPUT);
}

void driepunt() {
  for(int i=0;i<3;i++) {
    digitalWrite(ledPin,HIGH);
    delay(100);
    digitalWrite(ledPin,LOW);
    delay(100);
  }  
}

void driestreep() {
  for(int i=0;i<3;i++) {
    digitalWrite(ledPin,HIGH);
    delay(300);
    digitalWrite(ledPin,LOW);
    delay(100);
  }
}

void loop() {
  driepunt();
  delay(200);
  driestreep();
  delay(200);
  driepunt();
  delay(600);
}

nog compacter

Bovenstaand programma kan nog compacter gemaakt worden wanneer we de beide functies samen nemen in één functie en het onderscheid maken d.m.v. een parameter.

We maken één functie drie() met een parameter lengte, die bepaald of het om drie punten of drie strepen gaat. Is de parameter lengte gelijk aan 0 dan maken we punten, bij een 1 maken we strepen. Om het leesbaar te houden gaan we voor de waarde 0 en 1 constanten maken met als naam kort en lang.

het totale programma wordt nu

const byte ledPin = 12;
const byte kort = 0;
const byte lang = 1;

void setup() {
  pinMode(ledPin,OUTPUT);
}

void drie(byte lengte) {
  for(int i=0;i<3;i++) {
    digitalWrite(ledPin,HIGH);
    if(lengte==kort) {delay(100);} else {delay(300);}
    digitalWrite(ledPin,LOW);
    delay(100);
  }  
}

void loop() {
  drie(kort);
  delay(200);
  drie(lang);
  delay(200);
  drie(kort);
  delay(600);
}

De if-instructie zorgt er voor dat afhankelijk van de parameter lengte een punt of een streep gemaakt wordt.

Op internet is een simulatie te vinden met deze oplossing via deze link.