Werkboek · hoofdstuk 29Microcontrollers programmeren in C++

Kies voor elke variabele van de klimaatmodule het kleinste type dat altijd volstaat, en zeg waarom. Gebruik de tabel met types uit het handboek (Mega: int = 16 bit).

Wat toont de seriële monitor als dit programma op een Arduino Mega draait? Schrijf per println één regel, zonder het programma uit te voeren.

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  int a = 10;
  int b = 4;
  Serial.println(a / b);
  Serial.println(a / (float)b);
  Serial.println(a % b);
  byte x = 200;
  x = x * 2;
  Serial.println(x);
  int t = 30000;
  t = t + t;
  Serial.println(t);
  float c = (5 / 9) * (77 - 32);
  Serial.println(c);
  float d = (5.0 / 9) * (77 - 32);
  Serial.println(d, 1);
}

void loop() {
}

Vul voor elk onderdeel van de klimaatmodule in hoe je de pin instelt en leest of stuurt. Gebruik de pintabel.

Een leerling test de pomp met dit programma: om de 5 s aan of uit, en uit als de vlotter te weinig water meldt. Er zitten vijf fouten in. Drie hoort de compiler, twee niet.

// pomp_test.ino - de pomp om de 5 s aan of uit, en de vlotter bewaken (met vijf fouten)
const int POMP = 9;
const int VLOTTER = 2;
bool aan = false;
unsigned long vorige = 0;

void setup() {
  pinMode(VLOTTER, INPUT_PULLUP);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  unsigned long nu = millis()
  if (nu - vorige >= 5000) {
    vorige += 5000;
    aan = !aan;
  }
  if (digitalRead(VLOTTER) = HIGH) {
    aan = false;
  }
  digitalwrite(POMP, aan ? HIGH : LOW);
  Serial.println(aan);
}

Gebruik: int 16 bit met teken, unsigned int 16 bit, unsigned long 32 bit; het EEPROM verslijt na ongeveer 100 000 schrijfbeurten per byte.

De SHT31 op I²C-adres 0x44 meet de temperatuur en de relatieve vochtigheid van de kaslucht. Je wil ze in de seriële plotter zien, samen met een vaste lijn op 26 °C (boven 26 °C wordt het te warm voor sla, hoofdstuk 28).

Twee versies van een meettaak met INTERVAL = 2000. Beide beginnen met vorige = 0. Versie A doet na een meting vorige += INTERVAL;, versie B vorige = nu;. De lus komt langs op deze momenten (ms): 1500, 2150, 3900, 4020, 5990, 6300, 8100.

In F25 gaf de meetkas water met dit programma (Uno; SENSOR A0, VLOTTER 3, POMP 6, rode led 10, groene led 11; water geven onder 30 %):

void loop() {
  int ruw = analogRead(SENSOR);
  int vocht = map(ruw, DROOG, NAT, 0, 100);
  bool water = (digitalRead(VLOTTER) == LOW);
  if (vocht < DREMPEL && water) {
    digitalWrite(ROOD, HIGH);
    digitalWrite(GROEN, LOW);
    digitalWrite(POMP, HIGH);
    delay(30000);                             // 30 s = 240 mL
    digitalWrite(POMP, LOW);
  } else if (vocht < DREMPEL) {
    digitalWrite(ROOD, HIGH);
    digitalWrite(GROEN, LOW);
  } else {
    digitalWrite(ROOD, LOW);
    digitalWrite(GROEN, HIGH);
  }
  delay(900000UL);                            // 15 min: het water moet eerst inzakken
}

De CO₂-klep op D10 (6 W, hoofdstuk 14 en 20) moet tijdens de lichtperiode (6 tot 22 uur) om het halfuur 30 s opengaan, maar niet als het dak openstaat. klimaat.ino heeft al secondenVanDeDag(nu), START_UUR en de globale dakOpen.

Dit programma meet de temperatuur van het reservoir met de NTC op A0 (hoofdstuk 22). De monitor toont 25.00, 25.00, 25.00, en als het water opwarmt ineens -273.15.

// ntc_fout.ino - de temperatuur van het reservoir: waarom altijd 25.00?
#include "pinnen.h"

float temperatuur() {
  int n = analogRead(NTC);
  long r = 10000L * (1024 - n) / n;              // weerstand van de NTC (ohm)
  float invT = 1.0 / 298.15 + log(r / 10000) / 3950;
  return 1.0 / invT - 273.15;
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  Serial.println(temperatuur());
  delay(2000);
}

Met dit programma tel je hoeveel keer per seconde loop() rondgaat. Je zet telkens één van de regels in commentaar aan.

// lusteller.ino - hoeveel keer per seconde loopt loop()?
unsigned long vorige = 0;
unsigned long rondes = 0;

void setup() {
  Serial.begin(115200);         // proef (c): 9600
}

void loop() {
  rondes++;
  // hier komt wat je wil testen, bv.:
  // analogRead(A1);            // proef (b)
  // Serial.println(123);       // proef (c) en (d)
  // delay(1);                  // proef (e)
  unsigned long nu = millis();
  if (nu - vorige >= 1000) {
    vorige += 1000;
    Serial.print("rondes per seconde: ");
    Serial.println(rondes);
    rondes = 0;
  }
}

Een unsigned long rekent modulo $2^{32}=4294967296$: een negatief resultaat krijgt er $2^{32}$ bij. Het interval is 2000 ms.

Een klasgenoot zegt: 'Na dit hoofdstuk mag je delay() nooit meer gebruiken.' Een ander antwoordt: 'Onzin, zelfs de bibliotheek van de SHT31 gebruikt delay(20), en klimaat.ino ook: in batterijstroom() wacht het programma 20,4 ms.'

klimaat.ino wordt lang. De sensorfuncties (gemiddeld, daglichtLux, batterijspanning, batterijstroom) horen in een eigen 'bibliotheek' in de schetsmap, samen met een nieuwe functie reservoirTemperatuur() voor de NTC op A0 (10 kΩ bij 25 °C, B = 3913 K na ijking, hoofdstuk 22).

De meettaak van klimaat.ino doet elke 2 s: een SHT31-meting (readBoth: 20 ms wachten plus ±0,9 ms I²C-verkeer), 100 metingen van de stroom met 204 µs tussen twee metingen, en twee keer 16 gewone ADC-metingen van 0,112 ms. Eens per minuut stuurt taakMelden een regel van ongeveer 110 tekens op 115 200 baud; de zendbuffer van Serial is 64 tekens groot.