Подсветка лестницы

Вступление

По мотивам проекта автоматической подсветки лестницы с помощью Arduino, который, в свою очередь, создан по мотивам другого проекта, я дополнил и модернизировал схему и код и получил свой вариант. Это мой первый проект на Arduino, поэтому буду описывать всё "для чайников", т.е. что бы мне же было понятно, если позже захочу к этому вернуться.

Цель проекта

Сделать красивую и функциональную подсветку под ступеньками лестницы на второй этаж в частном доме. В тёмное время суток должна загораться "дежурная" подсветка на первой и последней ступеньке, чтобы их было видно. Во время начала подъёма или спуска кого-либо по лестнице должна загораться подсветка всей лестницы. Также захотелось "весёлый" режим работы подсветки на случай праздника.

Что требуется

Я использовал китайский аналог Arduino PRO Mini ATMEGA328P 5V 16MHZ в качестве центрального мозга.
Датчики: фоторезистор для замера освещённости (у меня Photoresistor GL5516 LDR), два ультразвуковых дальномера для сигнализирования о том, что кто-то пошёл по лестнице (у меня Ultrasonic Module HC-SR04).
Питание всей системы будет осуществляться от источника 12 вольт. Так как половина всех элементов питаются от 5 вольт, в цепи будет осуществлён переход с 12 на 5 вольт с помощью линейного регулятора (у меня L7805CV TO-220 Voltage Regulator 5V) и трёх керамических конденсаторов (у меня два с маркирокой 334 - это 0,33 микрофарада; и один с маркировкой 104 - это 0,1 микрофарад).
В подсветке у меня нуждались 19 ступенек. Так выбранный контроллер не может дать столько цифровых выходов (для управления каждой светодиодной лентой), то система дополнена драйвером светодиодных лент (у меня это ST M5451B7 DIP-40 LED DISPLAY DRIVERS), к которому можно подключить до 34 лент, а управляется всё это двумя цифровыми выходами контроллера.
Все элементы собирались на макете постепенно по очереди. Весь этот процесс по частям я опишу ниже.

Подключение фоторезистрора

Фоторезистор имеет одинаковые ножки - полярность не важна. Одну ножку сразу подключаем к +5 вольт. Вторую ножку через резистор на 10 кОм подключаем к "земле" и эту же ножку подключаем к аналоговому входу контроллера (у меня это A0).
Скетч в Arduino:

int led = 13; // Переменная с номером пина светодиода
int ldr = 0; // и фоторезистора
void setup()
{
  pinMode(led, OUTPUT); //указываем, что светодиод - выход
  Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
  // read the input on analog pin 0:
  int sensorValue = analogRead(A0);
  // print out the value you read:
  Serial.println(sensorValue);
  delay(100); // delay in between reads for stability
if (analogRead(ldr) < 500) digitalWrite(led, HIGH);
  // если показатель освещенности меньше 500, включаем светодиод
  else digitalWrite(led, LOW); // иначе выключаем
}

Эта программка позволяет зажигать зелёный светодиод, который уже есть на контроллере, когда уровень освещённости падает меньше некого значения 500. Значения освещённости также посылаются на компьютер (просмотр в среде программирования Arduino: Сервис/Монитор порта).
Схема подключения. На схеме не обозначен программатор (у меня это PL2303HX USB To RS232 TTL Auto Converter Adapter), к которому выведены проводки с контроллера на схеме.

Подключение ультразвукового дальномера

На дальномере HC-SR04 четыре контакта. Grd и Vcc подключаем к 5 вольтам с контроллера (к минусу и плюсу соответственно). Оставшиеся два контакта (Trig и Echo) к цифровым входам контроллера (у меня это Echo - 13, Trig - 12). Есть небольшая библиотека для работы с этим сенсором. Но она уже немного устарела.  Копируем содержимое архива в директорию со скетчами и библиотекми (у меня получилось директория Ultrasonic в /home/oleg/sketchbook/libraries). В этой директории в файлах Ultrasonic.cpp и Ultrasonic.h заменяем

#include "WProgram.h"

на

#if defined(ARDUINO) && ARDUINO >= 100
  #include "Arduino.h"
#else
  #include "WProgram.h"
#endif

Это позволит загружать разные версии библиотек в разных версиях среды разработки Arduino.
Скетч для проверки работы ультразвукового сенсора (выводит на компьютер показания дальномера в сантиметрах):

#include <Ultrasonic.h>
Ultrasonic ultrasonic(12,13); // 12 Trig; 13 Echo

void setup(){
  Serial.begin(9600);
}
void loop(){
  // print out the value you read:
  Serial.println(ultrasonic.Ranging(CM));
  delay(100);        // delay in between reads for stability
}

Подключение линейного регулятора

Линейный регулятор L7805CV имеет три ножки. Первая - в ход (у нас +12 вольт), вторая - "земля" (подключаем на шину, где будет питание 5 вольт), третья ножка - выход +5 вольт. До подключения +12 вольт соединим керамическим конденсатором (у меня с маркировкой 334 - 0,33 микрофарада) вход и землю. На "землю" и выход поставим два керамических конденсатора (тот же на 0,33 микрофарада и с маркировкой 104 - на 0,1 микрофарад).

Продолжение следует...