ArduinoのLED点灯プログラム

このArduinoのプログラムは、3つのボタンを使ってLEDを点灯、明るさの調整、消灯を行うものです。

回路図

プログラムの概要

ボタン1が押された場合、LEDを点灯させる
ボタン2が押された場合、LEDの明るさを徐々に上げる
ボタン3が押された場合、LEDを消灯する

また、各ボタンの状態をシリアルモニタに表示します。

プログラムのコード解説

定数宣言

int ledPin = 9;        // LEDピン
int button1 = 3;       // ボタン1ピン
int button2 = 4;       // ボタン2ピン
int button3 = 5;       // ボタン3ピン
double fadeAmount = 0.001;  // 明るさの増減量

ledPin はLEDが接続されているピン番号です。
button1 から button3 までの変数に、それぞれボタンが接続されているピン番号を代入します。
fadeAmount は、明るさの増減量を制御するための定数です。

setup()

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT); // LEDのピンを出力モードに設定
  pinMode(button1, INPUT_PULLUP);// ボタン１のピンを入力モードに設定
  pinMode(button2, INPUT_PULLUP);// ボタン２のピンを入力モードに設定
  pinMode(button3, INPUT_PULLUP);// ボタン３のピンを入力モードに設定
  Serial.begin(9600);
}

pinMode() を使って、各ピンの入出力を設定します。
INPUT_PULLUP を使って、ボタンが接続されたピンの内部プルアップ抵抗を有効にします。
Serial.begin() でシリアル通信を初期化します。

loop()
メインループ。プログラムが実行される間、このループが繰り返されます。

void loop() {
  // ボタン1が押された場合、LED光る
  if (digitalRead(button1) == LOW) {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
  }

  // ボタン2が押された場合、LEDの明るさを徐々に上げる
  if (digitalRead(button2) == LOW) {
    for (double i = 0; i <= 255; i += fadeAmount) {
      analogWrite(ledPin, i);
    }
  }
// ボタン3が押された場合、LEDを消す
if (digitalRead(button3) == LOW) {
  digitalWrite(ledPin, LOW);
}


// シリアルモニタに各ボタンの状態を表示する
Serial.print("Button 1: ");
Serial.print(digitalRead(button1));
Serial.print(" | Button 2: ");
Serial.print(digitalRead(button2));
Serial.print(" | Button 3: ");
Serial.print(digitalRead(button3));
}

中身の解説

  if (digitalRead(button1) == LOW) {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
  }

このif文は、デジタルピンの状態を読み取り、button1が押されたかどうかを確認しています。

digitalRead()関数は、指定されたピンの状態を読み取り、HIGHまたはLOWの値を返します。

この場合、button1ピンがLOWになった場合（つまり、押された場合）、LEDが点灯するように、digitalWrite()関数を使用してledPinをHIGHに設定しています。ボタン３の処理はこれの反対でledPinをLOWに設定しています。

  if (digitalRead(button2) == LOW) {
    for (double i = 0; i <= 255; i += fadeAmount) {
      analogWrite(ledPin, i);
    }
  }

* digitalRead() 関数は、引数で指定したピンの状態（HIGHまたはLOW）を読み取ります。ここでは、ボタン2が押されるとそのピンの状態はLOWになります。 * forループで使用する変数i は、0から255までfadeAmountずつ増加し、LEDの明るさを徐々に上げます * analogWrite() 関数は、引数で指定したピンにPWM（パルス幅変調）信号を出力します。PWM信号は、HIGHとLOWの繰り返しで構成される信号で、HIGHとLOWの比率を変えることで平均的な電圧を制御します。ここでは、LEDの明るさを i に設定することで、PWM信号を出力してLEDの明るさを変化させています。

Serial.print("Button 1: ");
Serial.print(digitalRead(button1));
Serial.print(" | Button 2: ");
Serial.print(digitalRead(button2));
Serial.print(" | Button 3: ");
Serial.print(digitalRead(button3));

シリアルモニタにボタン1から4までの各ボタンの状態を表示するものです。

Serial.print()は、指定したテキストや変数の値をシリアルモニタに出力します。Serial.println()は、指定したテキストや変数の値を出力し、改行を追加します。

具体的には、まず"Button 1: "のテキストが出力され、その後にdigitalRead(button1)が実行され、button1ピンの状態が読み取られます。同様に、"Button 2: "のテキストとbutton2ピンの状態が出力され、"Button 3: "とbutton3ピンの状態が出力されます。

各ボタンの状態は、digitalRead()関数によって読み取られ、ピンの電圧レベルがHIGH（3.3Vまたは5V）かLOW（0V）かによって判断されます。digitalRead()関数は、指定されたピンの状態を返します。この値は、0または1の整数であり、LOWに対応する0、HIGHに対応する1となります。

if文について

C言語のif文は、指定した条件に基づいて、プログラムの実行フローを分岐するために使用されます。条件式が真の場合、if文のブロック内の文が実行されます。条件式が偽の場合、if文のブロック内の文はスキップされ、次の行が実行されます。

if文は以下のような構文を持ちます。

if (条件式) {
  // 条件が真の場合に実行される文
}

ここで、条件式は、真偽値を評価する式であり、{}の中には、条件が真の場合に実行される一連の文が含まれます。また、中括弧は、複数の文をブロックとしてまとめるために使用されます。

if文は、条件式が複雑な場合に、比較演算子（<, >,==など）や論理演算子（&&, ||, !など）を組み合わせることができます。

また、if文は、条件式が偽の場合に実行される文を指定する、else節と組み合わせることができます。else節は、次のように記述されます

if (条件式) {
  // 条件が真の場合に実行される文
} else {
  // 条件が偽の場合に実行される文
}

if文は、プログラムの制御フローを制御するために頻繁に使用される構文の一つです。

条件に応じて、プログラムの実行を変更したい場合に、if文を使用します。

for文について

for文は、C言語において繰り返し処理を行うための構文の1つです。for文は、指定された回数または条件に従って、同じ処理を繰り返し実行することができます。 for文は以下のような構文を持ちます。

for ( 初期化文 ; 条件式 ; 更新文 ) {
    繰り返し実行する処理
}

for文は、3つの部分で構成されています。 1. 初期化文：ループ変数の初期化を行います。この部分で変数を宣言し、初期値を代入します。 2. 条件式：繰り返し処理を行うための条件を指定します。この条件が真である限り、処理が繰り返し実行されます。 3. 更新文：ループ変数の更新を行います。この部分で変数に新しい値を代入します。

for文が実行されると、まず初期化文が実行されます。次に、条件式が評価され、その結果が真であれば、繰り返し実行する処理が実行されます。処理が実行された後、更新文が実行されます。そして再び条件式が評価され、その結果が真であれば、処理が実行されます。このサイクルが条件式が偽となるまで繰り返されます。

Note

著者:Shion Noguchi