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[아두이노] Maker UNO 사용기 : 푸쉬 버튼을 토글 스위치로 사용하기.
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[아두이노] Maker UNO 사용기 푸쉬 버튼을 토글 스위치로 사용하기Push Button – Toggle Button
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버튼 사용하여 LED 불켜기 – 누를때마다 상태 변환
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버튼 사용하여 LED 불켜기 – 누를때마다 상태 변환 본문
05-5 푸시버튼을 슬라이드 스위치처럼 사용하기 – 아두이노 시뮬레이터
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푸시버튼을 슬라이드 스위치처럼 사용하기 준비물
푸시버튼을 슬라이드 스위치처럼 사용하기 회로구성
푸시버튼을 슬라이드 스위치처럼 사용하기 스케치 코드
[아두이노] 택트 스위치(Tact Switch)를 사용하여 LED 토글 (toggle) ON/OFF
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아두이노 코딩 LED Toggle (On/OFF) 여러 가지 방식::Blacklog
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아두이노 우노 보드에서 delay() millis() 함수와 MsTimer2 라이브러리를 사용한 LED Toggle 예제
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아두 이노 스위치 토글
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[아두이노] Maker UNO 사용기 : 푸쉬 버튼을 토글 스위치로 사용하기.
이전 포스팅에서 Cytron 사의 코딩 교육용 아두이노 호환 보드인 Maker UNO를 살펴봤습니다.
가격도 저렴하며 디자인도 예쁘고 코딩을 처음 접하는 청소년들이나 어린이들이 쉽게 접근할 수 있게끔 설계 되었습니다.
각 디지털 핀에 LED가 내장되어 있어 신호의 입/출력을 마치 RX/TX LED가 깜빡이는 것과 비슷하게 육안으로 확인 가능하며 푸쉬 버튼과 피에조 부저가 내장되어 있어 여러가지 재미있는 것들을 해볼 수 있습니다.
디지털 핀의 LED는 확인했고, 리뷰가 길어질 것 같아 해당 포스팅에서 푸쉬 버튼과 피에조 부저의 사용법에 대해서만 간단히 다뤄볼 예정입니다.
Push Button -> Toggle Button
앞에 “programmable”이라는 단어가 붙어있는데, 말 그대로 프로그램 가능한 푸쉬 버튼이라는 말로 그냥 ‘사용 가능하다’ 정도로 생각하면 됩니다.
Cytron사가 제공한 제품 메뉴얼을 살펴보면, 이 버튼은digital 2 pin으로 사용 가능하며 보드에 내장된풀업 저항을 사용하여 입력을 받아야 합니다.
푸쉬 버튼의 동작 특성부터 살펴 보겠습니다.
푸쉬 버튼을 눌렀을 때를 LOW라고 생각할 때, 평상시에는 계속 HIGH값을 읽어 들이다가 사용자가 버튼을 눌렀을 때만 LOW값을 읽습니다.
쉽게 말해 푸쉬 버튼은 “안 누름”, “누르고 있음”이렇게 두 가지 상태가 있습니다.
하지만 저는 눌렀을 때마다 상태가 바뀌는 토글 버튼으로 사용하고 싶습니다.
토글 버튼은”활성화(set)”, “비 활성화(reset)”이렇게 두 가지 상태가 있습니다.
여기서 저는 토글 버튼의 현재 상태를 ‘ toggleStatus ‘라 부르겠습니다.
사용자가 버튼을 누르는 행위는 현재 toggleStatus 를 변경하고자 하는 의지로 표출하는 행위라고 말할 수 있습니다.
버튼의 값이 HIGH에서 LOW로 바뀌는 순간 사용자의 의지가 보였다고 생각하면 될 것 같네요.
즉, 버튼의 값을 계속 읽고 있다가 LOW가 들어오는 순간부터 다시 HIGH가 들어오는 순간 까지를 잘 정의하면 될 것 같습니다.
아래는 제가 짜본 코드입니다.
#define pushButton 2 bool globalFlag = false; bool toggleStatus = false; void detectButton() { int readPin = digitalRead(pushButton); if(readPin == LOW) { if(globalFlag == false) globalFlag = true; } else { if(globalFlag == true) { if(toggleStatus == true) toggleStatus = false; else toggleStatus = true; globalFlag = false; } } } void setup() { Serial.begin(115200); pinMode(pushButton, INPUT_PULLUP); } void loop() { detectButton(); Serial.println(toggleStatus); delay(100); }
대학생때 ‘디지털 논리회로’와 ‘디지털 시스템설계’라는 과목에서 버튼과 플립 플롭에 대해 설명을 들어서 개념은 대충 알고 있었습니다.
하지만 막상 저 혼자 자력으로 구현하려니까 머리가 터질 것 같네요.
(그땐 이미 함수가 있어 사용하기만 하면 됐었는데…)
이거 하나 짜는데 혼자 손가락 접었다 폈다 하면서 거의 3시간이 걸린 것 같네요
그나마 상태가 SET/RESET 두 가지라 손가락을 한 개만 써도 되서 다행이었습니다.
개념은 다음과 같습니다.
버튼을 동작하는데에 있어서 버튼의 상태를 크게 4가지로 구분해 보겠습니다.
누르지 않은 상태(idle) 누르는 순간(High to Low / Low to High) 누르는 중 떼는 순간(Low to High / High to Low)
이 4가지 상태를 정확히 구분할 수 있는 함수를 만들어야 합니다.
이 기능의 Key Point인 변수 설정을 먼저 보겠습니다.
// global variable bool globalFlag = false; bool toggleStatus = false; // local variable int readPin = digitalRead(pushButton);
어느 정도 프로그래밍에 대해 알고 계시겠지만 한번 짚고 넘어가겠습니다.
전역 변수(global variable)는 가장 바깥, 즉 void setup() 함수 및 void main() 함수와 같은 위치에 선언 됩니다.
그러니 모든 함수들이 이 전역 변수의 존재를 알고 있습니다.
따라서 어느 함수에서든지 전역 변수를 호출 가능하고, 값을 변경 가능하며 함수가 끝나더라도 값이 유지됩니다.
지역 변수(local variable)는 특정 함수 내부(중괄호 {} 내부)에서 선언된 변수로, 그 함수 내부에서만 의미가 있는 녀석입니다.
함수가 실행되고 지역 변수가 선언되는 순간에 실질적으로 메모리가 할당되고 함수가 끝나면 할당되었던 메모리가 소멸되는 하루살이 같은 유통기한을 가지고 있습니다.
만약 반복적/주기적으로 실행되는 함수일지라도, 반복되는 매 순간마다 지역 변수들의 메모리가 할당되는 것입니다.
(저의 저만의 생각대로 작성한 함수이기 때문에, 설명을 드려도 이해가 안될 수 있습니다)
아래 함수만 살펴 보겠습니다.
globalFlag 는 전역 변수로 정의되었습니다.
이 변수를 만든 의도는”너는 detectButton() 이 종료되어도 계속 그 값을 기억하고 있어라”입니다.
toggleStatus 는 실질적으로 우리가 궁금한 토글 스위치의 상태를 나타내는 변수입니다.
그래서 당연히 전역 변수로 설정되어야 합니다.
readPin 은 함수 내부에 지역 변수로 함수가 실행될 때, 현재 버튼이 HIGH(안 누름)인지 LOW(누름)인지”현재 버튼의 눌림 상태를 함수가 살아있는 동안만 저장”하는 변수입니다.
bool globalFlag = false; // 프로그램이 실행되는 순간에는 RESET 상태로 초기화 bool toggleStatus = false; // 프로그램이 실행되는 순간에는 RESET 상태로 초기화 void detectButton() { int readPin = digitalRead(pushButton); // 현재 버튼의 눌림 상태를 확인함 if(readPin == LOW) { // 버튼이 눌렸을 때 if(globalFlag == false) // 전역 플래그(globalFlag)가 RESET 상태라면 globalFlag = true; // SET으로 변경 } // 버튼을 누르고 전역 플래그가 SET 되었는데도, // 아직 사용자가 버튼을 누르고 있는 상태라면 아무일도 일어나지 않음. // 이 지점에서 함수가 끝나기 때문. // 따라서 버튼을 누르고 있는 상태라면 전역 플래그가 RESET 되지 않고, SET 상태를 유지함. else { // 버튼이 안 눌렸을 때 = 누르던중에 떨어졌을 때 if(globalFlag == true) { // 전역 플래그가 SET 상태라면, if(toggleStatus == true) // 현재 토글 스위치 상태가 SET 상태라면, toggleStatus = false; // 토글 스위치 상태를 SET에서 RESET으로 변경. else // 현재 토글 스위치 상태가 RESET 상태라면, toggleStatus = true; // 토글 스위치 상태를 RESET에서 SET으로 변경. globalFlag = false; // 토글 스위치 상태에 변경이 이루어 졌으므로 전역 플래그를 다시 RESET. } } }
토글 스위치의 상태가 변경되는 조건은 방금 전까지 LOW(누름)였던 버튼 값이 HIGH(안 누름)로 바뀌는 순간입니다.
그 순간을 정의하기 위해 위와 같이 조건문을 남발했습니다.
버튼 사용하여 LED 불켜기
처음 아두이노를 혼자 공부할때 버튼 사용하는 것이 정말 쉬운 일 이라고 생각했다.
막상 제대로 버튼 사용하는 방법을 배워보니 생각보다 손이 많이 가는 녀석이었다.
뭘 이리 신경써야 하는 일이 많은지….
버튼을 연결만 한다고 해서 되는 것이 아니라 디바운싱도 해줘야 하고 풀다운이나 풀업 방식으로 저항도 연결해 줘야 하고 버튼 상태를 변경하기 위해서는 적당한 변수도 사용할 수 있어야 했다.
아두이노에서 버튼은 빼놓을 수 없는 부품 중 하나이니 제대로 익히고 넘어가야 한다.
디바운싱이나 풀다운/풀업 저항에 대해서는 다음 기회에 정리해 보기로 하고 오늘은 버튼을 사용할 수 있다는 전제하에 버튼을 이용한 LED 불 켜기를 해보려고 한다.
먼저 이번에 해보려고 하는 내용에 대한 동영상이다.
버튼을 한번 누르면 불이 켜지고 또 다시 누르면 불이 꺼지는 내용이다.
먼저 회로도….
회로도는 그렇게 어렵지 않다.
LED 에는 220Ω 을 (-)쪽에 연결하면 되고, 버튼은 10㏀을 연결했고 풀다운 방식으로 연결했다.
버튼의 입력값은 2번 핀으로 연결했고 LED 입력은 13번 핀에 연결해줬다.
아래에 스케치 코드에 보면 2번과 13번 핀을 전역변수 값을 사용해서 지정해 줬다.
전역변수를 사용하면 이후 코드 수정할 때 유리하므로 될수 있으면 변수를 사용해서 지정해 주는 방법으로 연습하면 좋을 것 같다.
그리고 스케치로 작성된 코드
코드에 대한 주석을 달았다.
코드 중에서 if 를 사용한 토글(상태변환)을 눈여겨 봐야 한다.
변수를 사용해서 버튼이 눌렸다는 상태를 판단한 후 LED에 불을 켜고 다시 버튼이 눌렸다는 상태를 판단하고 LED에 불을 끈다.
이해를 돕기 위해 변수값을 표로 정리해 봤다.
current_Button 변수는 현재 버튼이 눌린 상태인지 아닌지를 판단하는 변수이다.
last_Button 변수는 현재 버튼의 값(current_Button)을 받는 변수이다.
처음 버튼이 눌렸을때는 1값을 갖게 되는데 loop() 함수를 돌면서 값이 ‘0’으로 바뀌게 된다.
Led_On 변수는 버튼이 눌릴때마다 이전과 반대의 상태를 갖게 되는 변수이다. ‘0’과 ‘1’값을 번갈아 가며 갖는다.
그렇게 어려운 코딩은 아닌데 변수의 상태 변화를 이해해야 완성할 수 있다.
버튼 상태를 토글 시키려고 할때는 위의 if 구문을 사용하면 된다.
조금 더 정확한 동작을 시키려면 디바운싱 처리도 해줘야 하는데 그건 다음에 정리하는 걸로… ^^;;;;
05-5 푸시버튼을 슬라이드 스위치처럼 사용하기
푸시버튼은 누르는 동안 상태가 변경되었다 떼면 원래의 상태로 되돌아가는 특성을 가지며, 슬라이드 스위치는 스위치를 움직일 때마다 변경된 상태를 계속 유지하는 특성을 가진다고 배웠습니다. 이번에는 푸시버튼을 슬라이드 스위치로 변경하지 않고 스케치 코드만 수정해서 푸시버튼을 슬라이드 스위치처럼 동작하도록 만들어보겠습니다.
푸시버튼을 슬라이드 스위치처럼 사용하기 준비물
푸시버튼을 슬라이드 스위치처럼 사용하기 회로구성
준비물과 회로구성은 푸시버튼으로 LED 켜고 끄기 예제를 수행한 것과 동일합니다.
푸시버튼을 슬라이드 스위치처럼 사용하기 스케치 코드
푸시버튼을 슬라이드 스위치처럼 사용하기 위해서 먼저 전역변수와 지역변수에 대한 이해가 필요합니다. 같은 변수라 하더라도 생명주기가 다르며, 전역변수는 한번 선언되면 프로그램이 종료되거나 리셋 되기 전까지 그 값을 유지하고 있지만 지역변수는 해당 함수 또는 블록 내에서만 유효하며 해당 함수나 블록이 실행될 때마다 초기화되고 다른 함수나 블록에서 접근할 수 없습니다. 스케치 코드에서 전역변수는 setup() 함수와 loop() 함수 바깥에 선언된 flag 변수이며 지역변수는 loop() 함수내에 선언된 inputValue와 ledStatus입니다. 따라서 flag 변수는 어느 함수에서도 접근 가능하며 값이 변경되더라도 그 값의 상태를 유지합니다. 반면 inputValue 변수와 ledStatus는 loop() 함수가 재실행될 때마다 매번 초기화되어 기존에 변경된 값을 유지하지 않습니다.
스케치 코드에서 11번째 줄까지는 푸시버튼을 사용한 예제와 동일하며 13번째 줄에서 flag 변수를 비교하는 부분부터 차이점이 존재합니다. flag 변수를 비교하는 이유는 푸시버튼을 누르고 뗀 시점을 구분하여 소프트웨어적으로 스위치를 구현하기 위함입니다. 첫 번째 loop() 함수 실행 시 푸시버튼이 눌린 시점에 flag 변수가 0이면 1로 변경되고 loop() 함수를 빠져나갑니다. 두 번째 loop() 함수가 실행되고 아직 푸시버튼이 눌린 시점이라면 14번째 줄의 조건문에서 flag가 1이므로 조건을 만족하지 못해 다시 loop() 함수를 빠져나갑니다. 그리고 푸시버튼에서 손을 떼었다고 가정한다면 세 번째 loop()문에서 13번째 줄의 조건문을 만족하지 않아 바로 17번째 줄부터 26번째 줄이 실행됩니다. 여기에서 flag 변수가 1이면 현재 LED에 연결된 핀의 값을 비교해 LED의 불빛이 켜져 있다면 끄고, 꺼져 있다면 켜도록 적용합니다. 그리고 다시 flag 값을 0으로 초기화해서 푸시버튼을 누르기 전 시점과 동일한 상태로 돌아갑니다. 이렇게 flag 변수와 조건문을 추가해 소프트웨어적으로 푸시버튼을 슬라이드 스위치처럼 동작하게 할 수 있습니다.
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