Цифровые выходы в Arduino

Одной из базовых отличительных особенностей Arduino от других аналогичных платформ является способность выводов функционировать как выходы и входы. Кроме того, основная часть аналоговых входов могут эксплуатироваться как цифровые порты выхода и входа.

Стандартная конфигурация выводов микроконтроллера позволяет не использовать функцию pinMode(), так как они изначально настроены в качестве портов ввода. Их особенностью является минимальная нагрузка на схему: порты эквивалентны внутреннему резистору, что гарантирует сопротивление в 100 МОм.

Для трансформации порта в один из двух режимов достаточно минимум тока. Благодаря этому, выходы используют для подключения датчиков касания, фотодиодов и других датчиков, имеющих схему аналогичной RC-цепи.

Если к определенному выводу ничего не подключено, то из-за помех, случайных контактов на нем могут возникать случайные величины.

Рекомендуется задавать портам, к которым ничего не подключено, определенное известное значение. Для этого используют подтягивающие резисторы 10 кОм, подключая вход к +5В или к земле.

Благодаря наличию микроконтроллера Atmega со встроенными резисторами 20 кОм, обеспечивается простое программирование подтягивающих резисторов. Для назначения выводу порт ввода используется команда pinMode(pin, INPUT).

Для включения подтягивающего резистора применяется функция digitalWrite(pin, HIGH). После включения резистора пропускается небольшое количество тока, которого достаточно для легкого подсвечивания светодиода вывода. Это позволяет схемотехнику понять, что данный вывод не настроен в качестве порта вывода с помощью функции pinMode ().

Состоянием вывода (LOW и HIGT), как и подтягивающими резисторами, управляют одни и те же регистры. Запрограммированное значение порта ввода LOW будет передано функцией pinMode (). Эта операция возможна в обоих направлениях. Особенностью 13-ого вывода микросхемы  является подключение к нему резистора и светодиода.

Подключая подтягивающий резистор к питанию, можно наблюдать падение напряжение и на светодиоде, и на резисторе. Если все-таки 13-й порт нужен в качестве порта ввода – то потребуется подключать внешний подтягивающий резистор. Для этого лучше выбрать место между выводом и землей.

Сконфигурированные порты ввода-вывода в качестве порта вывода характеризуются состоянием с низким импедансом. Они могут пропускать большой ток, быть его источником и потребителем.

Сила тока достигает 40 мА, что вполне достаточно для питания светодиода с последовательным резистором. С другой стороны этого явно мало для подключения реле, компактных двигателей или соленоидов.

Другой особенностью портов является необходимость избегать коротких замыканий. В подобной ситуации отключается цифровой вывод, несмотря на то, что сама схема продолжит функционировать. Если не используются датчики или реле с высоким потреблением энергии, лучше подключать их к платформе через резисторы 470 Ом или 1 кОм.