零基础入门学用Arduino教程(智能应用篇) – 13 优化内存使用

/*
 * TC-Light-fade-OnOff-Breathe-Custom-Color
 * 太极创客-环保小夜灯-示例程序-2(程序优化)
 * by 太极创客 (2017-11-21)
 * www.taichi-maker.com
 * 
 * 此示例程序为配合太极创客制作的
 * 零基础入门学用ARDUINO教程-智能应用篇使用
 * 此程序旨在演示如何通过教程中介绍的几种方法来优化程序代码
 * 
 * 基本功能介绍：
 * 小夜灯配备人体红外感应传感器以及光敏电阻实现照明自动化
 * 点亮和熄灭时产生渐明渐暗效果
 * 在点亮过程中产生呼吸灯的效果
 * 用户可以通过变量 maxRVal、maxGVal、maxBVal 自定义小夜灯点亮的颜色
 * 用户可以通过变量 breathStep、breathStepDelay 自定义小夜灯渐明渐暗的速度
 * 
 * 基本电路连接说明：
 * 共阴极RGB-LED引脚R 连接 Arduino控制器引脚6
 * 共阴极RGB-LED引脚G 连接 Arduino控制器引脚5
 * 共阴极RGB-LED引脚B 连接 Arduino控制器引脚3
 * 红外人体感应模块信号输出引脚 连接 Arduino控制器引脚8
 * 光敏电阻分压电路信号输出引脚 连接 Arduino控制器引脚A0
 * 
 * 如需获取太极创客-环保小夜灯的具体电路连接
 * 请参见太极创客网站: www.taichi-maker.com
 *          
*/
#define rLedPin 6  //RGB-LED引脚R
#define gLedPin 5  //RGB-LED引脚G
#define bLedPin 3  //RGB-LED引脚B
#define irSensorPin 8  //红外人体感应模块信号输出
#define lightSensorPin A0  //光敏电阻分压电路信号输出

byte ledR  = 0; //R Led 亮度 (请勿改变数值)
byte ledG  = 0; //G Led 亮度 (请勿改变数值)
byte ledB  = 0; //B Led 亮度 (请勿改变数值)

bool irReading;    //红外人体感应模块输出
int lightReading;  //光敏电阻分压电路信号输出

//用户可以通过变量 maxRVal、maxGVal、maxBVal 自定义RGB-LED颜色
const int PROGMEM maxRVal = 125;    //夜灯R LED最大亮度 (允许数值：0 - 255)
const int PROGMEM maxGVal = 200;    //夜灯G LED最大亮度 (允许数值：0 - 255)
const int PROGMEM maxBVal = 33;     //夜灯B LED最大亮度 (允许数值：0 - 255)

const int PROGMEM minRVal = 39;   //夜灯呼吸时R LED最小亮度 (允许数值：0 - 255)
const int PROGMEM minGVal = 95;   //夜灯呼吸时G LED最小亮度 (允许数值：0 - 255)
const int PROGMEM minBVal = 11;   //夜灯呼吸时B LED最小亮度 (允许数值：0 - 255)

const int PROGMEM breathStep = 1;        //呼吸起伏速度 数值越大 速度越快
const int PROGMEM breathStepDelay = 18;  //呼吸起伏速度延迟 数值越大 起伏速度越慢
const bool PROGMEM breatheOnOff = 1;     //小夜灯呼吸状态 
                           //breatheOnOff = 1 开启呼吸灯模式 
                           //breatheOnOff = 0 关闭呼吸灯模式
                           
bool onOffState;   //小夜灯开关状态                        
const bool PROGMEM debugOn = 0;  
/*
 * Arduino在控制LED亮度变化时，对于时间的要求很苛刻。
 * 每一次Arduino通过串口监视器输出信息时都会让Arduino短暂停顿
 * 这些短暂停顿会影响小夜灯的渐明渐暗效果。
 * 因此建议在程序开发时令debugOn = 1，以便于观察Arduino
 * 的工作状态并作出必要的修改。
 * 但是在正常工作时，建议将debugOn = 0, 从而确保Arduino
 * 的最佳工作效果。
 * 
*/

void setup() {
  //设置引脚为相应工作模式
  pinMode(rLedPin, OUTPUT);
  pinMode(gLedPin, OUTPUT);
  pinMode(bLedPin, OUTPUT);
  pinMode(irSensorPin, INPUT);
  if(debugOn){
    Serial.begin(9600); 
    Serial.println(F("Welcome to Taichi-Maker RGB Led Night-Light."));
  }
  //检测是否LED亮度参数符合程序要求(min数值小于等于 max数值）
  if (minRVal > maxRVal || minGVal > maxGVal || minBVal > maxBVal) {
    while(true){  //如果出现数值设置问题，持续闪烁红灯
      analogWrite(rLedPin, 255);
      delay(500);
      analogWrite(rLedPin, 0);
      delay(500);
      Serial.begin(9600); 
      Serial.println(F("Bad LED Settings!!!"));
    }
  }
}

void loop() {
  
  irReading = digitalRead(irSensorPin);      //读取红外人体感应模块
  lightReading = analogRead(lightSensorPin); //读取光敏电阻分压电路信号输出
  
  if(irReading == HIGH && lightReading >= 880){ //如感应到人且亮度达到需照明程度
    if (onOffState == 0) fadeUp(maxRVal, maxGVal, maxBVal);    //点亮小夜灯照明                          
    onOffState = 1;     //告知Arduino小夜灯被点亮了                                             
    if (breatheOnOff == 1)ledBreathe();  
  } else {                                   //如未感应到人且亮度未达到需照明程度  
    if (onOffState == 1) fadeDown(0, 0, 0);                    //保持小夜灯熄灭                        
    onOffState = 0;     //告知Arduino小夜灯被熄灭了
  }
  
  //通过串口监视器实时输出各个传感器检测的数据结果
  //可用于调试小夜灯工作参数使用
  if(debugOn){
    Serial.println(F(""));
    Serial.println(F("==========================="));
    Serial.print(F("irReading = ")); Serial.println(irReading);
    Serial.print(F("lightReading = ")); Serial.println(lightReading);
    Serial.println(F("==========================="));
    delay(50);
  }
}

void fadeUp(int rTopVal, int gTopVal, int bTopVal){
  while(ledR < rTopVal || ledG < gTopVal || ledB < bTopVal){
    if (ledR+breathStep < rTopVal ) {
      ledR+=breathStep ;
      analogWrite(rLedPin, ledR);
    } else {
      ledR = rTopVal ;
      analogWrite(rLedPin, ledR);
    }
    
    if (ledG + breathStep < gTopVal) {
      ledG+=breathStep;
      analogWrite(gLedPin, ledG);
    } else {
      ledG = gTopVal ;
      analogWrite(gLedPin, ledG);
    }
       
    if (ledB + breathStep < bTopVal) {
      ledB+=breathStep ;
      analogWrite(bLedPin, ledB);
    }  else {
      ledB = bTopVal ;
      analogWrite(bLedPin, ledB);
    }
    
    delay(breathStepDelay);
    
    if (debugOn){
      Serial.println(F("================")); 
      Serial.print(F("rVal = ")); Serial.println(ledR);
      Serial.print(F("gVal = ")); Serial.println(ledG);  
      Serial.print(F("bVal = ")); Serial.println(ledB);
      Serial.println(F("================"));   
    }         
  }
}

void fadeDown(int rBottomVal, int gBottomVal, int bBottomVal){
  while(ledR > rBottomVal || ledG > gBottomVal || ledB > bBottomVal){
    if (ledR-breathStep > rBottomVal) {
      ledR-=breathStep;
      analogWrite(rLedPin, ledR);
    } else {
      ledR = rBottomVal;
      analogWrite(rLedPin, ledR);
    }
    
    if (ledG-breathStep > gBottomVal) {
      ledG-=breathStep ;
      analogWrite(gLedPin, ledG);
    } else {
      ledG = gBottomVal;
      analogWrite(gLedPin, ledG);
    } 
    
    if (ledB-breathStep > bBottomVal) {
      ledB-=breathStep ;
      analogWrite(bLedPin, ledB);
    } else {
      ledB = bBottomVal;
      analogWrite(bLedPin, ledB);
    }
    
    delay(breathStepDelay);    
    
    if (debugOn){
      Serial.println(F("================")); 
      Serial.print(F("rVal = ")); Serial.println(ledR);
      Serial.print(F("gVal = ")); Serial.println(ledG);  
      Serial.print(F("bVal = ")); Serial.println(ledB);
      Serial.println(F("================"));        
    }
  }
}

void ledBreathe(){
  //亮度先降低
  fadeDown(minRVal, minGVal, minBVal);

  //亮度再提高
  fadeUp(maxRVal, maxGVal, maxBVal);
}

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* TC-Light-fade-OnOff-Breathe-Custom-Color

* 太极创客-环保小夜灯-示例程序-2(程序优化)

* by 太极创客 (2017-11-21)

* www.taichi-maker.com

* 此示例程序为配合太极创客制作的

* 零基础入门学用ARDUINO教程-智能应用篇使用

* 此程序旨在演示如何通过教程中介绍的几种方法来优化程序代码

* 基本功能介绍：

* 小夜灯配备人体红外感应传感器以及光敏电阻实现照明自动化

* 点亮和熄灭时产生渐明渐暗效果

* 在点亮过程中产生呼吸灯的效果

* 用户可以通过变量 maxRVal、maxGVal、maxBVal 自定义小夜灯点亮的颜色

* 用户可以通过变量 breathStep、breathStepDelay 自定义小夜灯渐明渐暗的速度

* 基本电路连接说明：

* 共阴极RGB-LED引脚R 连接 Arduino控制器引脚6

* 共阴极RGB-LED引脚G 连接 Arduino控制器引脚5

* 共阴极RGB-LED引脚B 连接 Arduino控制器引脚3

* 红外人体感应模块信号输出引脚连接 Arduino控制器引脚8

* 光敏电阻分压电路信号输出引脚连接 Arduino控制器引脚A0

* 如需获取太极创客-环保小夜灯的具体电路连接

* 请参见太极创客网站: www.taichi-maker.com

#define rLedPin 6 //RGB-LED引脚R

#define gLedPin 5 //RGB-LED引脚G

#define bLedPin 3 //RGB-LED引脚B

#define irSensorPin 8 //红外人体感应模块信号输出

#define lightSensorPin A0 //光敏电阻分压电路信号输出

byte ledR = 0; //R Led 亮度 (请勿改变数值)

byte ledG = 0; //G Led 亮度 (请勿改变数值)

byte ledB = 0; //B Led 亮度 (请勿改变数值)

bool irReading; //红外人体感应模块输出

int lightReading; //光敏电阻分压电路信号输出

//用户可以通过变量 maxRVal、maxGVal、maxBVal 自定义RGB-LED颜色

const int PROGMEM maxRVal = 125; //夜灯R LED最大亮度 (允许数值：0 - 255)

const int PROGMEM maxGVal = 200; //夜灯G LED最大亮度 (允许数值：0 - 255)

const int PROGMEM maxBVal = 33; //夜灯B LED最大亮度 (允许数值：0 - 255)

const int PROGMEM minRVal = 39; //夜灯呼吸时R LED最小亮度 (允许数值：0 - 255)

const int PROGMEM minGVal = 95; //夜灯呼吸时G LED最小亮度 (允许数值：0 - 255)

const int PROGMEM minBVal = 11; //夜灯呼吸时B LED最小亮度 (允许数值：0 - 255)

const int PROGMEM breathStep = 1; //呼吸起伏速度数值越大速度越快

const int PROGMEM breathStepDelay = 18; //呼吸起伏速度延迟数值越大起伏速度越慢

const bool PROGMEM breatheOnOff = 1; //小夜灯呼吸状态

//breatheOnOff = 1 开启呼吸灯模式

//breatheOnOff = 0 关闭呼吸灯模式

bool onOffState; //小夜灯开关状态

const bool PROGMEM debugOn = 0;

* Arduino在控制LED亮度变化时，对于时间的要求很苛刻。

* 每一次Arduino通过串口监视器输出信息时都会让Arduino短暂停顿

* 这些短暂停顿会影响小夜灯的渐明渐暗效果。

* 因此建议在程序开发时令debugOn = 1，以便于观察Arduino

* 的工作状态并作出必要的修改。

* 但是在正常工作时，建议将debugOn = 0, 从而确保Arduino

* 的最佳工作效果。

void setup() {

//设置引脚为相应工作模式

pinMode(rLedPin, OUTPUT);

pinMode(gLedPin, OUTPUT);

pinMode(bLedPin, OUTPUT);

pinMode(irSensorPin, INPUT);

if(debugOn){

Serial.begin(9600);

Serial.println(F("Welcome to Taichi-Maker RGB Led Night-Light."));

}

//检测是否LED亮度参数符合程序要求(min数值小于等于 max数值）

if (minRVal > maxRVal || minGVal > maxGVal || minBVal > maxBVal) {

while(true){ //如果出现数值设置问题，持续闪烁红灯

analogWrite(rLedPin, 255);

delay(500);

analogWrite(rLedPin, 0);

delay(500);

Serial.begin(9600);

Serial.println(F("Bad LED Settings!!!"));

}

void loop() {

irReading = digitalRead(irSensorPin); //读取红外人体感应模块

lightReading = analogRead(lightSensorPin); //读取光敏电阻分压电路信号输出

if(irReading == HIGH && lightReading >= 880){ //如感应到人且亮度达到需照明程度

if (onOffState == 0) fadeUp(maxRVal, maxGVal, maxBVal); //点亮小夜灯照明

onOffState = 1; //告知Arduino小夜灯被点亮了

if (breatheOnOff == 1)ledBreathe();

} else { //如未感应到人且亮度未达到需照明程度

if (onOffState == 1) fadeDown(0, 0, 0); //保持小夜灯熄灭

onOffState = 0; //告知Arduino小夜灯被熄灭了

}

//通过串口监视器实时输出各个传感器检测的数据结果

//可用于调试小夜灯工作参数使用

if(debugOn){

Serial.println(F(""));

Serial.println(F("==========================="));

Serial.print(F("irReading = ")); Serial.println(irReading);

Serial.print(F("lightReading = ")); Serial.println(lightReading);

Serial.println(F("==========================="));

delay(50);

}

void fadeUp(int rTopVal, int gTopVal, int bTopVal){

while(ledR < rTopVal || ledG < gTopVal || ledB < bTopVal){

if (ledR+breathStep < rTopVal ) {

ledR+=breathStep ;

analogWrite(rLedPin, ledR);

} else {

ledR = rTopVal ;

analogWrite(rLedPin, ledR);

}

if (ledG + breathStep < gTopVal) {

ledG+=breathStep;

analogWrite(gLedPin, ledG);

} else {

ledG = gTopVal ;

analogWrite(gLedPin, ledG);

}

if (ledB + breathStep < bTopVal) {

ledB+=breathStep ;

analogWrite(bLedPin, ledB);

} else {

ledB = bTopVal ;

analogWrite(bLedPin, ledB);

}

delay(breathStepDelay);

if (debugOn){

Serial.println(F("================"));

Serial.print(F("rVal = ")); Serial.println(ledR);

Serial.print(F("gVal = ")); Serial.println(ledG);

Serial.print(F("bVal = ")); Serial.println(ledB);

Serial.println(F("================"));

}

void fadeDown(int rBottomVal, int gBottomVal, int bBottomVal){

while(ledR > rBottomVal || ledG > gBottomVal || ledB > bBottomVal){

if (ledR-breathStep > rBottomVal) {

ledR-=breathStep;

analogWrite(rLedPin, ledR);

} else {

ledR = rBottomVal;

analogWrite(rLedPin, ledR);

}

if (ledG-breathStep > gBottomVal) {

ledG-=breathStep ;

analogWrite(gLedPin, ledG);

} else {

ledG = gBottomVal;

analogWrite(gLedPin, ledG);

}

if (ledB-breathStep > bBottomVal) {

ledB-=breathStep ;

analogWrite(bLedPin, ledB);

} else {

ledB = bBottomVal;

analogWrite(bLedPin, ledB);

}

delay(breathStepDelay);

if (debugOn){

Serial.println(F("================"));

Serial.print(F("rVal = ")); Serial.println(ledR);

Serial.print(F("gVal = ")); Serial.println(ledG);

Serial.print(F("bVal = ")); Serial.println(ledB);

Serial.println(F("================"));

}

void ledBreathe(){

//亮度先降低

fadeDown(minRVal, minGVal, minBVal);

//亮度再提高

fadeUp(maxRVal, maxGVal, maxBVal);

}