Типы данных, переменные

Пирамида

Так, классический вид ИС часто описывается в различных учебниках. В 80-е годы ее представляли в виде пирамиды, которая отражала иерархию организации.

Как правило, системы обработки транзакций находились в нижней части пирамиды, чуть выше располагалось управление информационными системами, принимающими решения для поддержки системы, и заканчивалась модель исполнительными ИС в верхней части.

Данная модель пирамиды остается полезной и сегодня, поскольку она впервые сформулировала ряд новых технологий, но некоторые ее компоненты могут быть не актуальны, хотя и подпадают под современные информационные системы, определение которых мы пытаемся сформулировать. Примеры таких ИС могут быть следующими:

• хранилища данных;
• схемы планирования ресурсов предприятия;
• экспертные;
• поисковые;
• географической информации;
• глобальная информационная система;
• автоматизация делопроизводства.

Статические структуры

Это не что иное, как структурированное множество простых структур. К примеру, тот же вектор можно представить упорядоченным множеством чисел. Для статических структур изменчивость несвойственна, ведь размер памяти ЭВМ, который отводится для этих данных, является постоянным, выделяясь на этапе компиляции либо выполнения программы.

Вектор

Вектором также называют и одномерный массив. Это структура данных, где число элементов фиксировано, причем речь идет об однотипных компонентах. У каждого компонента — свой индекс (уникальный номер). С физической точки зрения векторные компоненты размещаются в памяти в ячейках, расположенных подряд.

Двумерный массив

Двумерный массив (он же матрица) представляет собой вектор, причем каждый его элемент — тоже вектор. Если учесть внешние сходства, тогда то, что является справедливым для вектора, является справедливым и для матрицы.

Множество

Это набор неповторяющихся данных одного типа. Множество способно принимать все значения базового типа, а так как он не должен превышать 256 значений, то типом элементов множеств могут быть char, byte и их производные.

В памяти множество хранится в виде массива битов, причем каждый бит показывает, принадлежит ли элемент объявленному множеству. Таким образом, максимальное число элементов множества равно 256, а множество может занимать не больше 32 байт.

Записи

Комбинированный тип данных, в котором значения представляют собой нетривиальную структуру. Записи формируются из нескольких полей разного типа, причем внешний доступ к этим полям происходит по именам полей. Из этого можно сделать простейшее заключение: записи — это средство представления программных моделей реальных объектов, ведь реальный объект имеет несколько внешних свойств, описываемых разнотипными данными.  

К примеру, с помощью записи можно описать преподавателя университета. В этом случае объект «преподаватель» будет иметь следующие характеристики:

• табельный номер, представленный целым положительным числом;
• фамилия-имя-отчество, представленные строкой символов;
• пол («М», «Ж») — это символ;
• наличие ученой степени — строка символов;
• зарплата — вещественное число;
• и так далее.

В памяти компьютера это можно представить:

— в виде последовательности полей, которые занимают произвольную непрерывную область памяти:

— в виде связного списка, имеющего указатели на значения полей записи:

Диапазон переменных

Arduino IDE базируется на языке C/C++. Из него же позаимствован способ обработки переменных. При написании программы можно использовать как глобальные переменные, так и локальные переменные.

Глобальная переменная — это такая переменная, который инициализируется при запуске программы и доступна из любого места (функции) в течение всего времени действия программы.

В основном это является преимуществом, поскольку из любой функции мы получаем доступ к переменной, без необходимости передачи информации в качестве параметра вызова.

Но в некоторых случаях, к сожалению, это является недостатком. Используя готовые функции, может оказаться так, что это же имя переменной одновременно используется и для других целей и из-за этого программа может работать неправильно.

Второй тип переменной – локальная переменная. Мы определяем ее в теле функции, и она доступна только на уровне этой функции. Локальная переменная инициализируется при вызове функции и уничтожается после завершения ее работы. Использование локальных переменных снижает спрос на оперативную память, но в то же время затрудняет передачу информации между различными функциями программы.

Настоятельно рекомендуется использовать локальные переменные и функции с параметрами вызова. Глобальные переменные следует использовать в тех ситуациях, когда одна и та же переменная используется в нескольких функциях.

Следующий код иллюстрирует место и способ декларации глобальных и локальных переменных:

char tablica; // глобальный массив доступный из любого места программы  void setup()  {  int a; // локальная переменная «a» доступна из функции setup()  }  int x; // глобальная переменная доступна из любого места программы  void loop()  {  int a; // локальная переменная «a» доступна из функции loop()  char b; // локальная переменная «b» доступна из функции loop()  } 

Как показано в приведенном выше примере, переменные, объявленные внутри функции, являются локальными переменными, а переменные, объявленные вне тела функций, являются глобальными переменными.

Переменная «а» в функции setup () — это совершенно другая переменная, чем «а» в функции loop().

Давайте рассмотрим другой код.

 Следующий код можно скомпилировать и запустить, а результат работы программы наблюдать с помощью монитора последовательного порта, доступного в Arduino IDE (функции Serial.begin и Serial.print предназначены для отправки данных через последовательный порт)

  void setup()  {  Serial.begin(9600);    //инициализация последовательного порта  }  int a=10;    //глобальная переменная «а» со значением 10  void loop()  {  Serial.print(a);    //вывод переменной «а», 10  Serial.print(» «);  int a=1;    //локальная переменная «a» со значением 1  Serial.println(a);    //вывод переменной «а», 1  }

В этом примере есть дополнительная часть — глобальная переменная и локальная переменная с тем же именем. Компилятор не возвращает ошибку. Однако, необходимо помнить о проблемах, которые могут возникнуть из приведенного выше примера.

В начале функции loop() локальная переменная еще не объявлена. Обращаясь к переменной «а», мы обращаемся к глобальной переменной, значение которой составляет 10. После объявления локальной переменной «а» внутри функции loop (), обращаемся к ней и получаем значение 1. Функция loop() вызывается в системе циклически, поэтому с помощью монитора последовательного порта, мы можем наблюдать чередование появление чисел 10 и 1.

Изменим немного код:

  void setup()  {  Serial.begin(9600);    //инициализация последовательного порта  }  int a=10;    //глобальная переменная «а» со значением 10  void loop()  {  Serial.print(a);    //вывод переменной «а», 10  Serial.print(» «);  int a=1;    //локальная переменная «a» со значением 1  a++;    //увеличить значение переменной «а» на единицу  Serial.println(a);    //вывод переменной «а»  }  

Как видно на примере изменение значения переменной «а» относится к локальной переменной. Следует избегать использования локальных и глобальных переменных с одним и тем же именем, потому что это может создать потенциальные проблемы с нормальным функционированием программы.

Устройство сервомотора (servo) Arduino

Сервопривод (сервомотор) является важным элементом при конструировании различных роботов и механизмов. Это точный исполнитель, который имеет обратную связь, позволяющую точно управлять движениями механизмов. Другими словами, получая на входе значение управляющего сигнала, сервомотор стремится поддерживать это значение на выходе своего исполнительного элемента.

Сервоприводы широко используются для моделирования механических движений роботов. Сервопривод состоит из датчика (скорости, положения и т.п.), блока управления приводом из механической системы и электронной схемы. Редукторы (шестерни) устройства выполняют из металла, карбона или пластика. Пластиковые шестерни сервомотора не выдерживают сильные нагрузки и удары.

Сервомотор имеет встроенный потенциометр, который соединен с выходным валом. Поворотом вала, сервопривод меняет значение напряжения на потенциометре. Плата анализирует напряжение входного сигнала и сравнивает его с напряжением на потенциометре, исходя из полученной разницы, мотор будет плавно вращаться до тех пор пока не выравняет напряжение на выходе и на потенциометре.

Which data type do you choose to use when programming your Arduino?

Generally, the data type you choose is not a very big deal during programming. However, when size and speed is concerned, choosing the right data type is crucial.

When picking a data type, try to pick the smallest data type that will fully contain the value you need to store. For example, you want to store a pin number, but your board has less than 128 pins, thus, storing this value in a byte or char type is the best option.

On the other hand, if you have a board with more than 128 pins but less than 255 pins, you can use the byte or unsigned char data type.

By using smaller data types, it can enhance your speed as they require less memory reads.

All in all when choosing your data type, always use the smallest data type necessary to store the value.

Шаг 10. Схема подключения

Как только Вы соберёте манипулятор, и подготовите разъем Nunchuk, Вы будете готовы что бы собрать электросхему. Мы использовали щит платы управления, который был в комплекте вместе с комплектом манипулятора. Это упрощает подключение компонентов, поскольку в нем уже имеются специальные разъемы для сервомоторов, источника питания и т. д.

Подключите компоненты следующим образом:

Контроллер:

• Контроллер контакт 6 (SCL) => Arduino Mega Контакт 21 (SCL) (на плате)
• Контроллер контакт 1 (SDA) => Arduino Mega Контакт 20 (SDA) (на плате)
• Контроллер контакт 3 (Vcc) => Ardino Mega Контакт 3V3 (на плате)
• Контроллер контакт 4 (Gnd) => Arduino Mega Контакт Gnd (на плате)

Если вы используете Arduino Uno, контакты Nunchuk SCL и SDA должны быть подключены к контактам Arduino следующим образом:

• Контроллер контакт 6 (SCL) => Arduino Uno контакт A5
• Контроллер контакт 1 (SDA) => Arduino Uno контакт A4
• Контроллер контакт 3 (Vcc) => Ardino Uno контакт 3V3
• Контроллер контакт 4 (Gnd) => Arduino Uno контакт Gnd

Сервопривод:

• Контакт Платы управления 11 => Сервопривод № 1
• Контакт Платы управления 12 => Сервопривод №2
• Контакт Платы управления 13 => Сервопривод № 3
• Контакт Платы управления 8 => Сервопривод № 4
• Контакт Платы управления 9 => Сервопривод №5
• Контакт Платы управления 10 => Сервопривод №6

Если вы не используете плату управления, Вы должны использовать следующую конфигурацию контактов:

• Arduino Контакт 11 => Серво #1 (Sgn)
• Arduino Контакт 12 => Серво #2 (Sgn)
• Arduino Контакт 13 => Серво #3 (Sgn)
• Arduino Контакт 8 => Серво #4 (Sgn)
• Arduino Контакт 9 => Серво #5 (Sgn)
• Arduino Контакт 10 => Серво #6 (Sgn)
• Arduino Контакт Gnd => Серво Gnd
• 6В Контакт питания => Серво Vcc

Вам также необходимо подключить внешний источник питания 12 В. Мы предлогаем использовать один блок с выходом более 2A. Сервоприводы потребляют много энергии, и если блок питания недостаточно мощный, сервоприводы будут вибрировать и перегреваться. Они также потеряют свою мощность.

Не подключайте источник питания до тех пор, пока Вы не загрузите код Arduino (см. Дальнейшие шаги). На плате есть кнопка питания. Держите её в выключенном положении.

Подключите USB-кабель к Arduino и перейдите к следующему шагу.

Какие ещё языки используют для Arduino

Но чу! Под Arduino можно писать и на других языках!

С. Как и С++, Си легко можно использовать для программирования микроконтроллеров Arduino. Только если С++ не требует никаких дополнительных программ, то для С вам понадобится , чтобы правильно перевести код в язык, понятный контроллерам AVR.

Python. Было бы странно, если бы такому универсальному языку не нашлось применения в робототехнике. Берёте библиотеки PySerial и vPython, прикручиваете их к Python и готово!

Java. Принцип такой же, как в Python: берёте библиотеки для работы с портами и контроллерами и можно начинать программировать.

HTML. Это, конечно, совсем экзотика, но есть проекты, которые заставляют HTML-код работать на Arduino.

А вообще Arduino работает на контроллерах AVR, и прошить их можно любым кодом, который скомпилирован под это железо. Всё, что вам нужно — найти библиотеку для вашего любимого языка, которая преобразует нужные команды в машинный код для AVR.

Introduction

Computers, including the Arduino, tend to be highly data agnostic. At their core, the heart of the device is an arithmetic-logic unit (ALU), which performs (fairly) simple operations on locations in memory: R1+R2, R3*R7, R4&R5, etc. The ALU doesn’t care what that data represents to a user, be it text, integer values, floating point values, or even part of the program code.

All of the context for these operations comes from the compiler, and the directions for the context get to the compiler from the user. You, the programmer, tell the compiler that this value is an integer and that value is a floating point number. The compiler, then, is left trying to figure out what I mean when I say «add this integer to that floating point.» Sometimes that’s easy, but sometimes it’s not. And sometimes it seems like it should be easy, but it turns out to yield results you might not anticipate.

This tutorial will cover the basic data types available in Arduino, what they’re typically used for, and will highlight the effects of using different data types on the size and performance speed of your programs.

Arduino Variable Types – unsigned

For the standard round number variables, you can add “unsigned” before the data type to modify it a little bit.

If you add “unsigned”, the variable will contain only positive numbers, starting from 0.

This is what we had for byte, which is already an unsigned data type (in fact, similar to unsigned char, which you’ll see later).

unsigned int

To create an unsigned int:

unsigned int a = 45000;

An unsigned int will start at 0 and have a max value of 65 535 (4,294,967,295 in 4 bytes board such as Due/Zero). As you don’t have negative numbers anymore, all those numbers are added to the max positive value you can use.

The concept of overflow here is the same. If you try to use 65 536 you’ll go back to 0.

So, unsigned int can be used if you’re sure that you’ll only store positive numbers (it will enforce it) for the variable. Also, the max limit increases, so for example if you have to use a variable that goes from 0 until 50 000 for reading a sensor, this will be a good option.

unsigned long

To create an unsigned long:

unsigned long b = 999999;

An unsigned long will start at 0 and have a max value of 4,294,967,295, which is a very big number.

Again, the use you’ll make of long is pretty similar to int data type, just for larger numbers.

On Arduino, when you try to get the time with millis or micros, you will get a result in unsigned long.

Где применяется протокол I2C

Протокол I2C используется для передачи информации только на короткие расстояния. Он обеспечивает достаточно надежную передачу данных из-за наличия в нем сигнала синхронизации. Обычно данный протокол используется для передачи информации от датчиков или других устройств ведущим устройствам. В данном случае несомненным удобством использования протокола I2C является то, что при обмене данными с ведомыми устройствами ведущий микроконтроллер использует минимум линий (контактов). Если вам нужна связь на более далекие расстояния, то вам необходимо присмотреться к протоколу RS232, если же вам нужна более надежная связь чем в протоколе I2C, то вам лучше использовать протокол SPI.

Сигнализация для дома на Arduino

Рассмотрим, как сделать на Arduino Uno или Nano сигнализацию для дома, загородного садового участка или гаража. В проекте мы использовали сенсор движения, датчик воды и температуры — это набор основных сенсоров для самой простой системы оповещения. Вы узнаете о прорыве водопровода, снижении температуры в доме или проникновении посторонних людей в помещении в любое время и в любом месте.

Датчики Ардуино для охранной сигнализации

домашней сигнализации

В данном проекте для передачи информации по сети Интернет мы использовали старый смартфон. Соответственно в месте расположения вашей недвижимости должен быть сигнал GPRS и у любого сотового оператора подключен самый простой тариф с выходом в Интернет. Если эти условия не выполняются, то в охранной системе предусмотрена звуковая сирена, которая тоже может спугнуть грабителей.

В проекте использованы самые простые сенсоры — температурный датчик DHT11, датчик утечки воды, который можно сделать самому, а также датчик движения. Если вы решите сделать более сложную сигнализацию — рекомендуем вам посмотреть проект пожарной сигнализации или сигнализации на GSM. Также потребуется установить приложение на смартфон и зарегистрировать два аккаунта в Твиттере.

Статические переменные

Вспомним, как работает обычная локальная переменная: при входе в свой блок кода локальная переменная создаётся заново, а при выходе – удаляется из памяти и теряет своё значение. Если локальная переменная объявлена как – она будет сохранять своё значение на всём протяжении работы программы, но область видимости останется локальной: взаимодействовать с переменной можно будет только внутри блока кода, где она создана (и во всех вложенных в него).

void setup() {
}

void loop() {
  byte varL = 0;
  varL++;

  static byte varS = 0;
  varS++;

  // здесь varL всегда будет равна 1
  // а varS - постоянно увеличиваться
}

Статические переменные позволяют более красиво организовывать свой код, избавляясь от лишних глобальных переменных.

Поиск информации

Современность представляет собой безграничный океан данных, в котором ежедневно требуется находить то, что будет удовлетворять наши запросы. С целью структуризации процесса поиска информации даже была создана отдельная наука. Ее отцом считается американский учений Кельвин Мауэрс. Информационный поиск, согласно определению исследователя, – это процесс выявления в неопределенном количестве документов тех, которые смогут удовлетворить наши информационные потребности, то есть содержат необходимые данные.

Алгоритм действий включает в себя операции по сбору, обработке и предоставлению запрашиваемых сведений. Для эффективного поиска информации нужно следовать следующему плану:

• сформулировать запрос (сведения, которые мы хотим найти);
• найти вероятные источники необходимых данных;
• выбрать нужные материалы;
• ознакомиться с полученным массивом знаний и оценить проделанную работу.

Данный алгоритм способен облегчить образовательный процесс и подготовку к написанию научных статей. Он был создан путем осознания автором того, что информация – это безграничное пространство вокруг нас. И извлечение необходимых данных возможно только при условии систематизации своих усилий.

Сбор и хранение информации

В зависимости от поставленных целей данные и сведения можно подвергать различным операциям. Сбор и хранение – одни из них.

Работа с информацией возможна только после тщательного поиска. Этот процесс имеет название сбор данных, то есть накопление с целью обеспечения достаточного количества для дальнейшей обработки. Данный этап работы с информацией считается одним из самых важных, ведь от него зависят качество и актуальность данных, с которыми придется иметь дело в последующем.

Фазы сбора сведений:

• первичное восприятие;
• разработка классификации полученных данных;
• кодирование объектов;
• регистрация результатов.

Следующим этапом в работе с информацией является обеспечение ее сохранности для последующего пользования.

Хранение данных – это способ налаживания их обращения в пространстве и времени. Этот процесс зависит от носителя – диск, картина, фотография, книга и т.д. Срок хранения тоже дифференцируется: школьный дневник нужно хранить на протяжении учебного года, а билет в метро – только во время поездки.

Информация – это то, что существует только на определенном носителе. Поэтому процессы сбора и хранения можно считать ключевыми в работе с ней.

Типы переменных

Целочисленный (int) тип переменной — это только один тип переменной. Примером другого типа переменной является переменная с плавающей запятой или с плавающей точкой.

Переменная с плавающей запятой используется для хранения числа, содержащего дробную часть, например 1,45, 99,99, 362,5634, -200,21 и т.д.

Переменная с плавающей точкой определяется так же, как и целочисленная переменная, за исключением того, что ключевое слово float используется вместо int, как показано в примере ниже:

float average;

1	floataverage;

Этой переменной с плавающей запятой теперь можно присвоить значение с плавающей точкой, например:

average = 1.2;

1	average=1.2;

Отправка плавающего значения

Чтобы отправить значение с плавающей запятой на экран монитора из Arduino, можно использовать функцию println ().

Второй параметр может быть передан в функцию println () для указания количества десятичных знаков, которые должны быть отправлены, как показано в скетче ниже:

void setup() {
float average;

Serial.begin(9600);

average = 12.3299;

Serial.println(average);

Serial.println(average, 4);
}

void loop() {
}

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

voidsetup(){ floataverage; Serial.begin(9600); average=12.3299; Serial.println(average); Serial.println(average,4); }   voidloop(){ }

Результат вышеупомянутого скетча показан на этом скриншоте:

Пример скетча

В приведенном выше скетче, средней переменной с плавающей запятой присваивается значение 12,33. Когда значение переменной показывается на экране монитора, мы видим, что println () автоматически округляет число до двух десятичных знаков.

Во второй раз, когда println () используется для отправки значения переменной, количество десятичных чисел увеличивается на 4. Для этого в функцию println () передается значение второго параметра, равное 4.

Шаг 3: Схема подключения.

Для подключения моторов и платы Arduino мы будем использовать мост L298N с двойным H, что, помимо прочего, позволяет нам вращать двигатели в разных направлениях, чтобы наш робот мог поворачиваться в любом направлении.

Мощность на входе моста до 12В он имеет встроенный регулятор напряжения, который выводит 5В, идеальное напряжения для питания нашего Arduino.

Подключите все согласно приведенной выше схеме.

Убедитесь, что двигатели направлены в одном направлении.

По существу, двигатели с каждой стороны соединяются друг с другом, поэтому их можно контролировать как один двигатель. Это связано с тем, что в контроллер двигателя можно подключить только 3 двигателя. Даже в этом случае с двумя моторами мы все равно можем заставить робота поворачивать в любом направлении, заставляя обе стороны двигаться в противоположных направлениях.