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Contrôle d'un ruban à LEDs RGB depuis une interface Processing.

Par X. HINAULT - Page créée le : 15/3/2011.

(cliquer sur l'image pour agrandir)

1.  Présentation

  • Ce programme permet de contrôler à la souris depuis le PC les couleurs d'un ruban à LEDs RVB ou RGB : c'est très visuel et sympa à faire.
  • Côté PC, on utilise une interface Processing simple utilisant trois contrôles réglables (sliders) de la librairie graphique controlP5. A chaque modification du slider, une chaine de caractères sous la forme "Rouge127" suivi d'un saut de ligne est envoyé sur le port série.
  • La carte Arduino reçoit sur le port Série les valeurs respectives pour les couleurs Rouge Vert Bleu à utiliser pour le ruban RGB.
  • Le ruban RGB est directement controlé via 3 broches PWM via un simple CI ULN2803 pour assurer l'amplification de puissance et l'adaptation en tension.

Ce programme utilise les fonctionnalités suivantes :

  • Utilise la connexion série vers le PC
  • Utilise un ruban à Leds RGB

Ressources utiles associées à ce programme :

2.  Informations techniques concernant le ruban LEDs RGB

  • Le ruban à LEDs RVB dispose de 4 broches :
    • une broche d'alimentation de +12V
    • une broche de commande du ROUGE (active sur 0V)
    • une broche de commande du VERT (active sur 0V)
    • une broche de commande du BLEU (active sur 0V)
  • Chaque broche peut recevoir une impulsion PWM (0-255) pour doser l'intensité de chacune des couleurs.
  • Noter que les broches RVB du ruban à LED sont actives sur 0V : comme on utilise un ULN2803 qui a pour effet d'inverser le niveau d'entrée, un niveau numérique HAUT donnera du 0V sur la broche LED
  • Un Ruban à LEDs RVB peut demander une intensité significative si il est long : vous devrez donc disposer d'une alimentation capable de fournir du 12V en au moins 2 Ampères pour être à l'aise...
  • Une alimentation de PC fera l'affaire. Voir la page : Utiliser une alimentation de PC comme alim 5V/12V régulé

3.  Matériel Nécessaire

3.1  L'espace de développement Arduino

  • ... pour éditer, compiler le programme et programmer la carte Arduino.

3.2  Le matériel suivant pour réaliser le montage associé

  • une plaque d'essai pour montage sans soudures,
  • des straps,
  • un ruban à LEDs colorées RVB (pas un monochrome !) et fonctionnant en 12V (c'est important ici).

4.  Instructions de montage

  • La connexion série vers le PC utilise les broches 0 et 1 (via le câble USB)
  • Broche 3 : La broche Vert du ruban LED RGB via ULN 2803 ou équiv
  • Broche 5 : La broche Rouge du ruban LED RGB via ULN 2803 ou équiv
  • Broche 6 : La broche Bleu du ruban LED RGB via ULN 2803 ou équiv

5.  Le schéma théorique du montage

Le schéma théorique du montage (cliquer pour agrandir)

6.  Le circuit du montage

Le schéma du montage à réaliser (cliquer pour agrandir)

7.  Explication du programme

  • La carte Arduino reçoit sur le port Série les valeurs respectives pour les couleurs Rouge Vert Bleu à utiliser pour le ruban RGB.
  • Une impulsion PWM (ou MLI) de largeur voulue est générée en conséquence sur les broches de couleurs.
  • Le ruban RGB est directement controlé via 3 broches PWM via un simple CI ULN2803 pour assurer l'amplification de puissance et l'adaptation en tension.

8.  Mise en oeuvre du programme

8.1  Préparation du montage et programmation de la carte Arduino :

  • Commencer par réaliser le montage indiqué sur plaque d'expérimentation
  • Ensuite, programmer la carte Arduino avec ce programme (en bas de page) selon la procédure habituelle

8.2  Fonctionnement

  • Lancer l'interface Processing et faire varier les Sliders : les couleurs du ruban RVB varient en conséquence.

9.  Le programme complet en langage Arduino

A copier/coller directement dans l'éditeur Arduino


// --- Programme Arduino ---
// Trame de code générée par le générateur de code Arduino
// du site www.mon-club-elec.fr

// Auteur du Programme : X. HINAULT - Tous droits réservés
// Programme écrit le : 15/3/2011.

// ------- Licence du code de ce programme -----
//  This program is free software: you can redistribute it and/or modify
//  it under the terms of the GNU General Public License as published by
//  the Free Software Foundation, either version 3 of the License,
//  or any later version.
//  This program is distributed in the hope that it will be useful,
//  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
//  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
//  GNU General Public License for more details.
//  You should have received a copy of the GNU General Public License
//  along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.

// ////////////////////  PRESENTATION DU PROGRAMME ////////////////////

// -------- Que fait ce programme ? ---------
 /* La carte Arduino reçoit sur le port Série les valeurs respectives
 pour les couleurs Rouge Vert Bleu à utiliser pour le ruban RGB.
Le ruban RGB est directement controlé via 3 broches PWM  via un simple
CI ULN2803 pour assurer l'amplification de puissance et l'adaptation en tension.  */


// --- Fonctionnalités utilisées ---

// Utilise la connexion série vers le PC
// Utilise / fonctionne avec une interface Processing coté PC
// Utilise un ruban à LED RGB

// -------- Circuit à réaliser ---------

// La connexion série vers le PC utilise les broches 0 et 1 (via le câble USB)

// Broche 3 : La broche Vert du ruban LED RGB via ULN 2803 ou équiv
// Broche 5 : La broche Rouge du ruban LED RGB via ULN 2803 ou équiv
// Broche 6 : La broche Bleu du ruban LED RGB via ULN 2803 ou équiv

// /////////////////////////////// 1. Entête déclarative ///////////////////////
// A ce niveau sont déclarées les librairies incluses, les constantes, les variables, les objets utiles...

// --- Déclaration des constantes ---

// --- Inclusion des librairies ---

// --- Déclaration des constantes utiles ---

const int R=1;
const int V=1;
const int B=1;

// --- Déclaration des constantes des broches E/S numériques ---

const int ledVert=3; // Constante pour la broche 3
const int ledRouge=5; // Constante pour la broche 5
const int ledBleu=6; // Constante pour la broche 6

// --- Déclaration des constantes des broches analogiques ---


// --- Déclaration des variables globales ---

int octetReception=0; // variable de stockage des valeurs reçues sur le port Série
long nombreReception=0; // variable de stockage du nombre  reçu sur le port Série
long nombreReception0=0; // variable de stockage du dernier nombre  reçu sur le port Série
String chaineReception=""; // déclare un objet String vide pour reception chaine

int impulsionRouge=0; // variable pour impulsion ROuge
int impulsionVert=0; // variable pour impulsion ROuge
int impulsionBleu=0; // variable pour impulsion ROuge


// --- Déclaration des objets utiles pour les fonctionnalités utilisées ---


// ////////////////////////// 2. FONCTION SETUP = Code d'initialisation //////////////////////////
// La fonction setup() est exécutée en premier et 1 seule fois, au démarrage du programme

void setup()   { // debut de la fonction setup()

// --- ici instructions à exécuter 1 seule fois au démarrage du programme ---

// ------- Initialisation fonctionnalités utilisées -------  

Serial.begin(115200); // initialise connexion série à 115200 bauds
// IMPORTANT : régler le terminal côté PC avec la même valeur de transmission


// ------- Broches en sorties numériques -------  
 pinMode (ledVert,OUTPUT); // Broche ledVert configurée en sortie
 pinMode (ledRouge,OUTPUT); // Broche ledRouge configurée en sortie
 pinMode (ledBleu,OUTPUT); // Broche ledBleu configurée en sortie

// ------- Broches en entrées numériques -------  

// ------- Activation si besoin du rappel au + (pullup) des broches en entrées numériques -------  

// ------- Initialisation des variables utilisées -------  

} // fin de la fonction setup()
// ********************************************************************************

////////////////////////////////// 3. FONCTION LOOP = Boucle sans fin = coeur du programme //////////////////
// la fonction loop() s'exécute sans fin en boucle aussi longtemps que l'Arduino est sous tension

void loop(){ // debut de la fonction loop()


// --- ici instructions à exécuter par le programme principal ---


//---- code type réception chaine sur le port série ---
while (Serial.available()>0) { // tant qu'un octet en réception

        octetReception=Serial.read(); // Lit le 1er octet reçu et le met dans la variable

        if (octetReception==10) { // si Octet reçu est le saut de ligne
                Serial.println ("Chaine recue="+chaineReception); // affiche la chaine recue

                chaineReception.trim(); // enlève espaces
                analyseChaine(chaineReception); // appelle la fonction d'analyse de la chaine en réception

                break; // sort de la boucle while
        }
        else { // si le caractère reçu n'est pas un saut de ligne
                chaineReception=chaineReception+char(octetReception); // ajoute le caratère au String
        }

} // fin tant que  octet réception

//----- une fois que le saut de ligne est reçu, on sort du While et on se positionne ici


chaineReception=""; //RAZ le String de réception



} // fin de la fonction loop() - le programme recommence au début de la fonction loop sans fin
// ********************************************************************************


// ////////////////////////// FONCTIONS DE GESTION DES INTERRUPTIONS ////////////////////


// ////////////////////////// AUTRES FONCTIONS DU PROGRAMME ////////////////////

//------------- fonction d'analyse de la chaine reçue sur le port série ----

void analyseChaine(String chaineRecue) { // fonction d'analyse de la chaine recue

        //--- variables locales
        int valeur=0; // variable utile
        String chaineTest=""; // objet STring pour analyse chaine recue


  // >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> si débute par Rouge <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

  if (chaineRecue.startsWith("Rouge")) { // si la chaine débute par "chaine"

   chaineTest=chaineRecue.substring(String("Rouge").length(),chaineRecue.length()); // extraction des derniers caractères - le 1er est à index=0
   Serial.println(chaineTest); // debug

   // récupération du nombre à partir chaine caractère
   impulsionRouge=stringToLong(chaineTest); // récupère valeur numérique chaine

   impulsionRouge=constrain(impulsionRouge,0,255); // oblige valeur entre 0 et 255


   Serial.print ("Rouge = "), Serial.println(impulsionRouge); //debug

   ledRVBpwm(impulsionRouge,impulsionVert,impulsionBleu); // génère impulsion largeur voulue pour les couleurs

  } // fin débute avec "Rouge"

  // >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> si débute par Vert <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

  if (chaineRecue.startsWith("Vert")) { // si la chaine débute par "chaine"

   chaineTest=chaineRecue.substring(String("Vert").length(),chaineRecue.length()); // extraction des derniers caractères - le 1er est à index=0
   Serial.println(chaineTest); // debug

   // récupération du nombre à partir chaine caractère
   impulsionVert=stringToLong(chaineTest); // récupère valeur numérique chaine

   impulsionVert=constrain(impulsionVert,0,255); // oblige valeur entre 0 et 255


   Serial.print ("Vert = "), Serial.println(impulsionVert); //debug

   ledRVBpwm(impulsionRouge,impulsionVert,impulsionBleu); // génère impulsion largeur voulue pour les couleurs

  } // fin débute avec "Vert"

  // >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> si débute par Rouge <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

  if (chaineRecue.startsWith("Bleu")) { // si la chaine débute par "chaine"

   chaineTest=chaineRecue.substring(String("Bleu").length(),chaineRecue.length()); // extraction des derniers caractères - le 1er est à index=0
   Serial.println(chaineTest); // debug

   // récupération du nombre à partir chaine caractère
   impulsionBleu=stringToLong(chaineTest); // récupère valeur numérique chaine

   impulsionBleu=constrain(impulsionBleu,0,255); // oblige valeur entre 0 et 255


   Serial.print ("Bleu = "), Serial.println(impulsionBleu); //debug

   ledRVBpwm(impulsionRouge,impulsionVert,impulsionBleu); // génère impulsion largeur voulue pour la couleur

  } // fin débute avec "Rouge"


} // fin fonction analyse chaine

// ---------- fonction de conversion d'un String numérique en long

long stringToLong(String chaineLong) { // fonction conversion valeur numérique String en int

    long nombreLong=0; // variable locale
    int valeurInt=0; // variable locale

    for (int i=0; i<chaineLong.length(); i++) { // défile caractères de la chaine numérique

      valeurInt=chaineLong.charAt(i); // extrait le caractère ASCII à la position voulue - index 0 est le 1er caractère
      valeurInt=valeurInt-48; // obtient la valeur décimale à partir de la valeur ASCII  

     // Serial.println (valeurInt); // debug

     if (valeurInt>=0 && valeurInt<=9) { // si caractère est entre 0 et 9
       nombreLong=(nombreLong*10)+valeurInt;
     } // fin si caractère est entre 0 et 9

    } // fin for défile caractères

 return (nombreLong); // renvoie valeur numérique

} // fin stringToLong




//---- fonction pour variation progressive des couleurs sur ruban Leds RGB ----

void ledRVBpwm(int pwmRouge, int pwmVert, int pwmBleu) { // reçoit valeur 0-255 par couleur

 analogWrite(ledRouge, pwmRouge); // impulsion largeur voulue sur la broche 0 = 0% et 255 = 100% haut
 analogWrite(ledVert, pwmVert); // impulsion largeur voulue sur la broche 0 = 0% et 255 = 100% haut
 analogWrite(ledBleu, pwmBleu); // impulsion largeur voulue sur la broche 0 = 0% et 255 = 100% haut

} // fin fonction RGB pwm


// ////////////////////////// Fin du programme ////////////////////
 

10.  Le programme Processing

10.1  Description

  • 3 réglages graphiques permettent de régler les valeurs de la largeur d'impulsion utilisée avec le rouge, le vert et le bleu.
  • pour chaque couleur, une valeur entre 0 et 255 est envoyée sur le port série.

10.2  Ressources utiles

  • la librairie controlP5

10.3  Le programme complet en langage Processing

A copier/coller directement dans l'éditeur Processing


// Programme processing
// généré avec le générateur de code Processing
// www.mon-club-elec.fr
// par X. HINAULT - Mars 2011 - tous droits réservés

/////////////// Description du programme ////////////
// Utilise le port Serie
// Utilise la librairie GUI controlP5
// Utilise un/des réglage(s) linéaire(s) (Slider)

// XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX ENTETE DECLARATIVE XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

// inclusion des librairies utilisées

import processing.serial.*; // importe la librairie série processing

import controlP5.*; // importe la librairie GUI controlP5
// cette librairie doit être présente dans le répertoire /libraries du répertoire Processing
// voir ici : http://www.sojamo.de/libraries/controlP5/

// déclaration objets

// --- port Série ---
Serial  myPort; // Création objet désignant le port série

ControlP5 controlP5; // déclare un objet principal de la librairie GUI controlP5

Slider sRouge, sVert, sBleu; // déclare un/ des objet Slider

// déclaration variables globales

//------ déclaration des variables de couleur utiles ----
int jaune=color(255,255,0);
int vert=color(0,255,0);
int rouge=color(255,0,0);
int bleu=color(0,0,255);
int noir=color(0,0,0);
int blanc=color(255,255,255);
int bleuclair=color(0,255,255);
int violet=color(255,0,255);


// XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX  Fonction SETUP XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

void setup(){ // fonction d'initialisation exécutée 1 fois au démarrage

        // ---- initialisation paramètres graphiques utilisés
        colorMode(RGB, 255,255,255); // fixe format couleur R G B pour fill, stroke, etc...
        fill(0,0,255); // couleur remplissage RGB
        stroke (0,0,0); // couleur pourtour RGB
        rectMode(CORNER); // origine rectangle : CORNER = coin sup gauche | CENTER : centre
        imageMode(CORNER); // origine image : CORNER = coin sup gauche | CENTER : centre
        //strokeWeight(0); // largeur pourtour
        frameRate(15);// Images par seconde

        // --- initialisation fenêtre de base ---
        size(220, 400); // ouvre une fenêtre xpixels  x ypixels
        background(0,0,0); // couleur fond fenetre

// --- initialisation des objets et fonctionnalités utilisées ---

        //------------- initialisation port série ----
        println(Serial.list()); // affiche dans la console la liste des ports séries
        // Vérifier que le numéro du port série utilisé est le meme que celui utilisé avec  Serial.list()[index]
        myPort = new Serial(this, Serial.list()[0], 115200); // Initialise une nouvelle instance du port Série
        //myPort = new Serial(this, "/dev/ttyUSB0", 115200); // Initialise une nouvelle instance du port Série
        myPort.bufferUntil('\n'); // attendre arrivée d'un saut de ligne pour générer évènement série

        //======== Initialisation Objets GUI ControlP5 =========

        controlP5 = new ControlP5(this); // initialise l'objet principal de la librairie GUI controlP5

        // typeObjet nomObjet=controlP5.addObjet(paramètres); // pour info : déclaration / initialisation possible en 1 ligne
        // Textfield field = controlP5.addTextfield("myWindowTextfield",70,130,100,20); // exemple

        //======== Initialisation Objets Sliders =========

        //------------ slider Rouge ----------------
        // addSlider(theName, theMin, theMax, theDefaultValue, theX, theY, theW, theH)
        sRouge=controlP5.addSlider("sRouge",0,255,0,10,10,50,380); // ajoute un Slider au ControlP5
        //s1 = (Slider)controlP5.controller("MonSlider1"); // initialise l'objet Slider déclaré

        // méthodes propres à l'objet Slider
        sRouge.setNumberOfTickMarks(256); // fixe le nombre crans - n+1 pour n valeurs
        //s1.setNumberOfTickMarks((int(s1.max())+1); // fixe le nombre crans - n+1 pour n valeurs
        sRouge.showTickMarks(false); // affichage des repères
        sRouge.setSliderMode(Slider.FIX); // fonctionnement du slider FLEXIBLE ou FIX

        // méthodes communes à tous les controles (objet Controller)
        sRouge.setLabelVisible(true); // affichage des labels
        sRouge.setLabel("ROUGE"); // fixe label objet
        sRouge.setDecimalPrecision(0); // fixe la précision
        sRouge.setColorActive(rouge); // fixe la couleur active
        //sRouge.setColorBackground(color(255,255,0)); // fixe couleur fond  
        sRouge.setColorForeground(rouge); // fixe couleur avant
        //sRouge.setArrayValue(new float[] {100,255} ); // fixe les valeurs min/max du Slider ?
        sRouge.setColorCaptionLabel(blanc); // fixe couleur Label
        sRouge.setColorValueLabel(noir); // fixe la couleur valeur

        //------------ slider VERT ----------------
        // addSlider(theName, theMin, theMax, theDefaultValue, theX, theY, theW, theH)
        sVert=controlP5.addSlider("sVert",0,255,0,80,10,50,380); // ajoute un Slider au ControlP5
        //s1 = (Slider)controlP5.controller("MonSlider1"); // initialise l'objet Slider déclaré

        // méthodes propres à l'objet Slider
        sVert.setNumberOfTickMarks(256); // fixe le nombre crans - n+1 pour n valeurs
        //s1.setNumberOfTickMarks((int(s1.max())+1); // fixe le nombre crans - n+1 pour n valeurs
        sVert.showTickMarks(false); // affichage des repères
        sVert.setSliderMode(Slider.FIX); // fonctionnement du slider FLEXIBLE ou FIX

        // méthodes communes à tous les controles (objet Controller)
        sVert.setLabelVisible(true); // affichage des labels
        sVert.setLabel("VERT"); // fixe label objet
        sVert.setDecimalPrecision(0); // fixe la précision
        sVert.setColorActive(vert); // fixe la couleur active
        //sRouge.setColorBackground(color(255,255,0)); // fixe couleur fond  
        sVert.setColorForeground(vert); // fixe couleur avant
        //sRouge.setArrayValue(new float[] {100,255} ); // fixe les valeurs min/max du Slider ?
        sVert.setColorCaptionLabel(blanc); // fixe couleur Label
        sVert.setColorValueLabel(noir); // fixe la couleur valeur

        //------------ slider BLEU ----------------
        // addSlider(theName, theMin, theMax, theDefaultValue, theX, theY, theW, theH)
        sBleu=controlP5.addSlider("sBleu",0,255,0,150,10,50,380); // ajoute un Slider au ControlP5
        //s1 = (Slider)controlP5.controller("MonSlider1"); // initialise l'objet Slider déclaré

        // méthodes propres à l'objet Slider
        sBleu.setNumberOfTickMarks(256); // fixe le nombre crans - n+1 pour n valeurs
        //s1.setNumberOfTickMarks((int(s1.max())+1); // fixe le nombre crans - n+1 pour n valeurs
        sBleu.showTickMarks(false); // affichage des repères
        sBleu.setSliderMode(Slider.FIX); // fonctionnement du slider FLEXIBLE ou FIX

        // méthodes communes à tous les controles (objet Controller)
        sBleu.setLabelVisible(true); // affichage des labels
        sBleu.setLabel("BLEU"); // fixe label objet
        sBleu.setDecimalPrecision(0); // fixe la précision
        sBleu.setColorActive(bleu); // fixe la couleur active
        //sRouge.setColorBackground(color(255,255,0)); // fixe couleur fond  
        sBleu.setColorForeground(bleu); // fixe couleur avant
        //sRouge.setArrayValue(new float[] {100,255} ); // fixe les valeurs min/max du Slider ?
        sBleu.setColorCaptionLabel(blanc); // fixe couleur Label
        sBleu.setColorValueLabel(noir); // fixe la couleur valeur


} // fin fonction Setup

// XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX Fonction Draw XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

void  draw() { // fonction exécutée en boucle



} // fin de la fonction draw()

// XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX Autres Fonctions XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

// Gestion des évènements des objets GUI controlP5 ----

//------ fonction gestion globale des évènements GUI controlP5
public void controlEvent(ControlEvent theEvent) {
        //println(theEvent.controller().name());// affiche le nom de l'évènement
}

// ------ gestion évènement Slider ------
void sRouge(float valeur) { // fonction évènement Slider de meme nom - reçoit la valeur
        println("Evènement Slider Rouge avec valeur = "+valeur);

        myPort.write("Rouge"+int(valeur)+"\n"); // envoie le texte Rouge + la valeur suivie d'un saut de ligne sur le port Série
}

// ------ gestion évènement Slider ------
void sVert(float valeur) { // fonction évènement Slider de meme nom - reçoit la valeur
        println("Evènement Slider Vert avec valeur = "+valeur);

        myPort.write("Vert"+int(valeur)+"\n"); // envoie la valeur suivie d'un saut de ligne sur le port Série
}

// ------ gestion évènement Slider ------
void sBleu(float valeur) { // fonction évènement Slider de meme nom - reçoit la valeur
        println("Evènement Slider Vert avec valeur = "+valeur);

        myPort.write("Bleu"+int(valeur)+"\n"); // envoie la valeur suivie d'un saut de ligne sur le port Série
}
//XXXXXXXXXXXXXXXXXX Fin du programme XXXXXXXXXXXXXXXXX