038_시리얼LED제어_키보드원격명령 ⌨️💡
👧 도로시: “교수님! 지니야! 내가 키보드로 ‘o’를 치면 LED가 켜지고, ‘f’를 치면 꺼지게 리모컨처럼 조종할 수 있어?”
👨🏫 이호진 교수님: “물론이지 도로시! 시리얼 모니터로 보낸 한 글자 명령어를 아두이노가 읽고 즉시 불을 켜는 원격 제어 실습을 시작해보자!”
🐶 토토: “멍멍! (키보드가 스마트 마법 지팡이가 되었다 멍!)”
- 🖥️ 강의 슬라이드: slides.md
1. 스마트홈의 시작: 원격 제어(Remote Control) 🏠
우리가 스마트폰 앱이나 컴퓨터 키보드로 버튼을 누르면 집 안의 조명이 켜지는 사물인터넷(IoT) 기술!
그 핵심 원리가 바로 “문자 명령어를 통신으로 전달하여 액추에이터를 제어하는 것”이에요.
- 송신측 (PC 시리얼 모니터): 사용자가 입력한 문자(‘o’, ‘f’, ‘0’~’5’)를 USB 시리얼 패킷으로 변환하여 전송합니다.
- 수신측 (아두이노 UNO): RX 버퍼에 수신된 1바이트 문자를 읽어 핀 전압(디지털 HIGH/LOW 또는 PWM)을 제어합니다.
2. 시리얼 수신의 핵심 2단계 메커니즘 📬
시리얼 통신으로 외부 장치를 제어할 때는 항상 다음 2단계를 지켜야 데이터 오류를 방지할 수 있습니다.
Serial.available(): 컴퓨터에서 새 글자가 우편함(수신 버퍼)에 도착했는지 확인합니다 (> 0).Serial.read(): 도착한 글자 중 맨 앞의 1바이트 문자 하나를 쏙 꺼내와 변수에 저장합니다.
if (Serial.available() > 0) {
char cmd = Serial.read(); // 방금 도착한 문자 1개 꺼내기!
}
void setup() {
Serial.begin(115200);
pinMode(13, OUTPUT);
}
void loop() {
if (Serial.available()) {
char cmd = Serial.read();
if (cmd == '1') {
digitalWrite(13, HIGH); // '1' 수신 시 LED ON
} else if (cmd == '0') {
digitalWrite(13, LOW); // '0' 수신 시 LED OFF
}
}
}
3. 디지털 ON/OFF 제어 회로 구성 🔌
13번 핀에 내장된 LED 또는 브레드보드에 외장 LED와 220Ω~330Ω 저항을 연결합니다.
- LED 애노드(+) (긴 다리): 아두이노 디지털 13번 핀 (또는 PWM 11번 핀)
- LED 캐소드(-) (짧은 다리): 220Ω 저항을 거쳐 GND 연결
[아두이노 D13 핀] ---> [LED (+)] [LED (-)] ---> [220Ω 저항] ---> [GND]
👨🏫 이호진 교수님: “13번 핀에는 아두이노 보드 자체의 ‘L’ LED가 이미 붙어 있어서 외장 회로 없이도 바로 테스트할 수 있단다!”
4. 실습 ①: 디지털 켜기/끄기 (‘o’ / ‘f’) 스케치 💡
키보드로 소문자 'o'(On)를 전송하면 13번 LED를 켜고, 'f'(Off)를 전송하면 끕니다.
/*
* 시리얼 통신을 이용한 디지털 LED 켜기/끄기
*/
const int LED = 13;
void setup() {
pinMode(LED, OUTPUT); // 13번 핀을 출력으로 설정
Serial.begin(9600); // 9600 bps 속도로 시리얼 통신 시작
Serial.println("Send 'o' to Turn ON, 'f' to Turn OFF");
}
void loop() {
// 수신 버퍼에 도착한 문자가 있는지 확인
if (Serial.available() > 0) {
char cmd = Serial.read(); // 문자 1바이트 읽기
if (cmd == 'o') {
digitalWrite(LED, HIGH);
Serial.println("[LED ON] 불이 켜졌습니다!");
} else if (cmd == 'f') {
digitalWrite(LED, LOW);
Serial.println("[LED OFF] 불이 꺼졌습니다!");
}
}
}
5. switch - case 문으로 깔끔하게 분기하기 🎛️
여러 개의 문자 명령어가 늘어날 때는 if - else보다 switch - case 문을 사용하면 코드가 훨씬 간결하고 가독성이 높아집니다.
switch (cmd) {
case 'o': // 'o'가 입력되었을 때
digitalWrite(LED, HIGH);
Serial.println("Command: LED ON");
break; // 스위치 블록을 빠져나감 (필수!)
case 'f': // 'f'가 입력되었을 때
digitalWrite(LED, LOW);
Serial.println("Command: LED OFF");
break;
default: // 정의되지 않은 키가 입력되었을 때
Serial.println("Unknown command! Use 'o' or 'f'.");
break;
}
🐶 토토: “멍멍! (
break;문을 빼먹으면 다음 서랍까지 줄줄이 실행되어 버린다 멍!)”
6. 실습 ②: 숫자 키로 밝기 조절하기 (PWM 11번 핀) 🔢✨
단순히 켜고 끄는 것을 넘어, 숫자 '0'부터 '5'를 전송하여 LED의 밝기를 6단계로 부드럽게 조절해 봅니다.
PWM 신호를 출력할 수 있는 11번 핀에 LED를 연결합니다.
| 입력 키 | 내부 계산식 | PWM 듀티비 | 밝기 상태 |
|---|---|---|---|
'0' |
$50 \times 0$ | 0 | 완전 꺼짐 (0%) |
'1' |
$50 \times 1$ | 50 | 아주 은은한 밝기 (~20%) |
'2' |
$50 \times 2$ | 100 | 은은한 밝기 (~40%) |
'3' |
$50 \times 3$ | 150 | 중간 밝기 (~60%) |
'4' |
$50 \times 4$ | 200 | 밝은 밝기 (~80%) |
'5' |
$50 \times 5$ | 250 | 최대 밝기 (~98%) |
7. 아날로그 밝기 제어 완성 코드 📝
아두이노 C++에서 수신된 ASCII 문자를 PWM 값으로 변환하여 analogWrite()를 실행합니다.
/*
* 시리얼 통신으로 6단계 LED 밝기 조절 (PWM 11번 핀)
*/
const int LED = 11; // PWM 지원 핀
void setup() {
pinMode(LED, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
Serial.println("Enter '0' ~ '5' to control LED brightness:");
}
void loop() {
if (Serial.available() > 0) {
char key = Serial.read();
switch (key) {
case '0': analogWrite(LED, 0); Serial.println("Brightness: 0%"); break;
case '1': analogWrite(LED, 50); Serial.println("Brightness: 20%"); break;
case '2': analogWrite(LED, 100); Serial.println("Brightness: 40%"); break;
case '3': analogWrite(LED, 150); Serial.println("Brightness: 60%"); break;
case '4': analogWrite(LED, 200); Serial.println("Brightness: 80%"); break;
case '5': analogWrite(LED, 250); Serial.println("Brightness: 100%"); break;
default:
// 줄바꿈 문자('\r', '\n')는 무시
if (key != '\r' && key != '\n') {
Serial.println("Invalid key! Please enter 0, 1, 2, 3, 4, or 5.");
}
break;
}
}
}
8. 시리얼 모니터 설정 주의점: 줄바꿈(Line Ending) ⚙️
- 시리얼 모니터 우측 하단의 전송 옵션이
Both NL & CR이나Newline으로 되어 있으면 엔터를 칠 때 보이지 않는 줄바꿈 문자(\r,\n)가 함께 전송됩니다. - 첫 글자 처리 후 줄바꿈 문자가 버퍼에 남아 의도치 않은
default케이스가 실행될 수 있으므로, 코드에서 필터링하거나 전송 옵션을No line ending으로 맞춰주세요.
🌟 도로시와 지니의 이번 시간 핵심 정리!
- 원격 제어의 원리: 키보드로 입력한 문자 코드(ASCII)를 시리얼 통신으로 수신하여 하드웨어를 직접 제어해요.
switch - case문: 여러 조건의 명령어를 직관적이고 깔끔하게 분기할 수 있어요.- PWM과 통신의 결합: 통신으로 받은 값에 비례하여
analogWrite()값을 부여하면 다단계 밝기 제어가 완성돼요!
👧 도로시: “키보드로 불빛 밝기까지 단계별로 조종하니까 진짜 마술사가 된 것 같아!”
👨🏫 이호진 교수님: “다음 시간에는 빨강, 초록, 파랑 3색을 키보드로 섞는 ‘RGB 시리얼 통신 제어’를 완성해보자!”
