Блок «если» в блочном коде: кнопка и светодиод на Arduino с if/else

Блок «если» в блочном коде позволяет программе выбрать один из двух путей в зависимости от ответа на вопрос: «Кнопка нажата? Если да, включи светодиод; если нет, выключи». В C++ для Arduino эта конструкция называется if/else, а блок «если … то … иначе» в BlueGrays — её точное соответствие. В этой статье на проекте кнопка и светодиод на Arduino ты узнаешь, как настроить пин на вход и прочитать его, а затем разберёшь блок «если», операторы сравнения, вложенные условия и объединение двух условий через «и» — блок за блоком и строка за строкой.

До сих пор наши программы всегда делали одно и то же: светодиод загорался, ждал, гас и снова ждал. Внешний мир их совсем не интересовал. Когда появляются условия, плата начинает принимать решения, глядя на кнопку, датчик освещённости или измеренное расстояние, и именно здесь начинается самое интересное в программировании роботов. Все примеры здесь взяты из бесплатных блочных проектов, поэтому их блоки и код можно открыть на странице «Блочный код» или в приложении и следить за статьёй параллельно.

Вход и выход: в какую сторону работает пин?

Цифровые пины Arduino выполняют одну из двух задач. Пин, настроенный как выход, выдаёт 5 V (HIGH) или 0 V (LOW); так управляют светодиодом, зуммером или реле. Пин, настроенный как вход, ничего не выдаёт и только «слушает» напряжение на себе: на Arduino Uno всё, что выше примерно 3 V, читается как HIGH, а всё, что ниже 1,5 V, — как LOW. В блоках этот выбор делается в разделе настройки: блок «настроить пин 13 как INPUT» в C++ становится pinMode(13, INPUT);, а «настроить пин 7 как OUTPUT» — pinMode(7, OUTPUT);. Чтобы прочитать пин, используется блок «прочитать пин 13». Он выглядит не так, как остальные: это не команда, которую ставят в стопку, а скруглённый блок значения, который вставляется в гнездо внутри другого блока. Его соответствие в C++ — digitalRead(13), и эта функция возвращает HIGH или LOW. Поскольку на Arduino HIGH равно 1, а LOW равно 0, результат можно сохранить в переменную, как число. Короче говоря, блоки команд что-то делают, блоки значений дают результат, а гнездо условия блока «если» можно заполнить только таким результатом.

Подключение: кнопка на пине 13, светодиод на пине 7, стягивающий резистор обязателен

В проекте «Управление светодиодом кнопкой (Push)» кнопка подключена к D13, а светодиод — к D7. Одна ножка кнопки идёт на 5V, другая — на D13, а между D13 и GND стоит стягивающий резистор (pull-down) на 10 kΩ. Когда кнопка отпущена, резистор притягивает пин к GND, и пин читается как LOW. Когда кнопку нажимают, 5V попадает прямо на пин, и он читается как HIGH. Поскольку сопротивление резистора большое, пока кнопка нажата, от 5V к GND течёт всего около половины миллиампера. Длинная ножка светодиода подключается к D7 через резистор 220 Ω, а короткая — к GND.

Блок «если» и if/else: светодиод горит, пока нажата кнопка

Блочная версия проекта состоит из двух разделов. В разделе «настройка (один раз)» пин 13 настраивается как INPUT, а пин 7 — как OUTPUT. В разделе «повторять всегда» стоит один большой блок: если … то … иначе. В его шестиугольном гнезде условия находится сравнение «прочитать пин 13 = HIGH». Если условие истинно, выполняется блок «записать HIGH в пин 7» в ветке «то»; если ложно — блок «записать LOW в пин 7» в ветке «иначе».

1void setup() {
2  pinMode(13, INPUT);    // Buton girişi (harici pull-down) / Button input (external pull-down)
3  pinMode(7, OUTPUT);    // LED çıkışı / LED output
4}
5
6void loop() {
7  if (digitalRead(13) == HIGH) {   // Buton basılı mı? / Is the button pressed?
8    digitalWrite(7, HIGH);         // Basılı: LED yanar / Pressed: LED on
9  } else {
10    digitalWrite(7, LOW);          // Bırakıldı: LED söner / Released: LED off
11  }
12}
13

Поставь код рядом с блоками, и соответствие становится очевидным. Слово if соответствует «если», условие digitalRead(13) == HIGH в скобках — гнезду условия, первая пара фигурных скобок — ветке «то», а else со своими скобками — ветке «иначе». Каждый блок, который ставится в ветку, становится строкой внутри соответствующих скобок в коде. Поскольку loop() выполняется десятки тысяч раз в секунду, плата читает кнопку снова и снова; как только ты убираешь палец, на следующем проходе условие становится ложным, и светодиод гаснет. Поэтому проект и называется «Push»: светодиод горит, только пока ты держишь кнопку. Ветка «иначе» не обязательна: блок «если» только с веткой «то» превращается в if без else. Но если убрать здесь ветку «иначе», то светодиод, загоревшись один раз, больше никогда не погаснет, потому что не останется строки, которая его выключает. Продумывать обе ветки для каждого условия — хорошая привычка.

Блоки сравнения: =, ≠, < и >

Вкл/выкл одной кнопкой: вложенные «если» и переменная состояния

В проекте Push светодиод горит, только пока ты держишь кнопку. Если нужно поведение настоящего выключателя света («одно нажатие — включить, ещё одно — выключить»), программа должна помнить две вещи: горит ли светодиод прямо сейчас и что показала кнопка на предыдущем проходе. Проект «Переключение светодиода кнопкой (вкл/выкл)» объявляет для этого две целочисленные переменные в разделе «глобальные переменные (в начале)»: ledState (0 = выключен, 1 = включён) и lastButton (предыдущее показание). Схема та же, что и раньше: кнопка на D13 с внешним стягивающим резистором, светодиод на D7.

1int ledState = 0;     // LED durumu: 0 = sönük, 1 = yanık / LED state: 0 = off, 1 = on
2int lastButton = 0;   // Butonun önceki okuması / Previous button reading
3
4void setup() {
5  pinMode(13, INPUT);   // Buton girişi (harici pull-down) / Button input (external pull-down)
6  pinMode(7, OUTPUT);   // LED çıkışı / LED output
7}
8
9void loop() {
10  int button = digitalRead(13);   // Butonu oku / Read the button
11  if (button != lastButton) {     // Buton durumu değişti / Button state changed
12    if (button == 1) {            // Yalnız basış anında (LOW -> HIGH) / Only at the press (LOW -> HIGH)
13      ledState = !ledState;       // Durumu ters çevir / Flip the state
14      digitalWrite(7, ledState);
15    }
16    delay(50);                    // Sıçramayı atlamak için kısa bekleme / Short wait to skip the bounce
17    lastButton = button;          // Bu okumayı sakla / Store this reading
18  }
19}
20

Сердце программы — пара вложенных блоков «если». Внешнее условие button ≠ lastButton истинно только на том проходе, где состояние кнопки меняется; за тысячи проходов, пока ты держишь кнопку или вообще её не трогаешь, ничего не происходит. Изменение бывает двух видов: нажатие (с 0 на 1) или отпускание (с 1 на 0). Внутреннее условие button = 1 выбирает только нажатие. Так светодиод меняет состояние один раз за нажатие и совсем не меняет его при отпускании. В коде вложенные if выглядят как скобки внутри скобок. В блоках внутренний блок «если» стоит в ветке «то» внешнего, поэтому с первого взгляда видно, какая строка от какого условия зависит.

Блок не ledState в C++ записывается как !ledState. Восклицательный знак даёт логическую противоположность: противоположность 0 — это 1, а противоположность любого ненулевого числа — 0. Присваивание ledState его же противоположности переключает состояние при каждом нажатии. Следующий блок, «записать ledState в пин 7», — это строка digitalWrite(7, ledState); поскольку HIGH равно 1, а LOW равно 0, значение переменной можно записать прямо в пин. Наконец, lastButton получает показание этого прохода, чтобы сравнение на следующем проходе было верным. Если забыть это присваивание, lastButton так и останется 0; пока ты держишь кнопку, внешнее условие истинно на каждом проходе, и светодиод быстро мигает.

Аналоговое условие: ночник на LDR

Условия бывают не только про HIGH и LOW. В проекте «Ночник на LDR» блок «установить value в аналоговое чтение A0» превращает напряжение на A0, куда подключён фоторезистор (LDR), в число от 0 до 1023; в C++ это строка value = analogRead(A0);. Затем блок «если» проверяет value < 50. Если значение меньше 50, считается, что темно, и светодиод на D13 загорается; иначе он гаснет. Структура та же, что у проекта Push; отличается только сравнение в гнезде условия.

1int value;   // Işık okuması (0-1023) / Light reading (0-1023)
2
3void setup() {
4  pinMode(13, OUTPUT);   // LED çıkışı / LED output
5}
6
7void loop() {
8  value = analogRead(A0);   // Işık seviyesini oku / Read the light level
9
10  // Eşik 50: altı karanlık sayılır, hassasiyeti bu sayıyla ayarla
11  // Threshold 50: anything below counts as dark. Tune the sensitivity with this number
12  if (value < 50) {
13    digitalWrite(13, HIGH);   // Karanlık: LED yanar / Dark: LED on
14  } else {
15    digitalWrite(13, LOW);    // Aydınlık: LED söner / Bright: LED off
16  }
17}
18

В зависимости от твоего фоторезистора и резистора в схеме порог 50 может оказаться для твоей комнаты слишком низким или слишком высоким. Чтобы найти подходящее число, сначала с помощью проекта «Измерение освещённости с LDR» посмотри в мониторе порта значения на свету и в темноте, а потом поставь порог между ними. Если значение колеблется прямо около порога, светодиод может мерцать; изящное решение — два отдельных порога для включения и выключения. Как работает фоторезистор, рассказано в статье Фоторезистор (LDR).

Объединяем условия: блок «и» и &&

Иногда одного условия мало. В проекте «Измерение расстояния с HC-SR04 (монитор порта)» измеренное расстояние выводится в монитор порта, только если оно от 3 см до 100 см. В блоках два сравнения соединяются рядом блоком и: «distance > minDistance и distance < maxDistance». В C++ эта строка становится if (distance > minDistance && distance < maxDistance). Оператор && делает результат истинным, только если истинны обе стороны; если ложна хотя бы одна, условие ложно. Так бессмысленные значения за пределами диапазона датчика никогда не попадают на экран. «Или» в C++ записывается как ||, и тогда достаточно одного истинного условия. Таблицы истинности AND (И), OR (ИЛИ) и NOT (НЕ) можно попробовать в утилите логических элементов.

Те же условия на ESP32: встроенная подтяжка и инверсная логика

Проект «Управление светодиодом кнопкой на ESP32 (Push)» использует тот же блок «если» на ESP32, но с двумя отличиями. Светодиод на GPIO 5, кнопка на GPIO 4, а для пина кнопки в блоке режима пина выбран вход с подтяжкой (INPUT_PULLUP). В C++ это pinMode(BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);: резистор внутри чипа подтягивает пин к HIGH, поэтому внешний резистор не нужен. На этот раз кнопка подключается к GND, так что при нажатии пин читается как LOW, и условие становится «прочитать пин BUTTON_PIN = LOW». Проект «Управление светодиодом кнопкой на ESP32 (Toggle)» делает вкл/выкл не через паузу 50 мс, а через блок прошедшего времени «миллисекунд с запуска», то есть millis(), и снова объединяет два условия блоком «и». Пины ESP32 работают от 3,3 V; не подключай кнопку к 5 V.

Частые ошибки и как их исправить

Блоки и код рядом в приложении

Все проекты из этой статьи входят в число бесплатных блочных проектов в приложении BlueGrays. Включи переключатель Показать блоками в разделе кода проекта, и вместо кода появится та же программа в виде блоков; нажми на изображение, чтобы открыть его на весь экран. Вкладка Разбор блоков проводит по программе шаг за шагом: на каждом шаге видны только блоки этого шага и то, что они делают, так что вложенные блоки «если» можно разобрать по одному. Примеры if/else и digitalRead в Справочнике по коду тоже показаны блоками. Блоки не загружаются в плату напрямую, и пока нельзя собрать собственную программу, расставляя блоки; ты всегда копируешь настоящий код проекта на C++ в Arduino IDE и загружаешь его оттуда. Если хочется повторить изученное, раздел Вопросы дня каждый день даёт 5 вопросов уровней от A1 до C2.

Теперь, когда условия тебе знакомы, следующий шаг — повторения и счётчики: в части циклы и переменные ты увидишь, как «повторять всегда» связано с loop(), а блок «считать» — с циклом for. А пока в приложении BlueGrays можно посмотреть схему подключения и код проектов со светодиодом на кнопке, ночником на LDR и кнопкой на ESP32, переключиться на блочный вид через Показать блоками и на пошаговое объяснение через Разбор блоков.