🌈 6장. 무지개 신호등 - 다중 LED 패턴¶

Part 2: 빛으로 말하기 - LED 제어

🎯 이 장에서 배우는 것¶

[ ] 여러 개의 LED를 동시에 제어할 수 있다
[ ] 리스트를 활용해 LED들을 효율적으로 관리할 수 있다
[ ] 신호등 패턴을 프로그래밍할 수 있다
[ ] for 반복문으로 LED 순차 점등을 구현할 수 있다

💡 왜 이걸 배우나요?¶

지금까지 LED 하나를 껐다 켰다 해봤죠? 근데 실제 세상을 보세요. 신호등은 빨강-노랑-초록 3개가 순서대로 켜지고, 크리스마스 트리 조명은 수십 개가 물결처럼 움직여요.

LED 10개를 제어하려면 코드 10줄을 일일이 써야 할까요? 아니요! 오늘 배울 리스트를 사용하면 LED가 100개여도 단 몇 줄로 끝납니다.

이건 실제로 많이 쓰여요: - 🚦 교차로 신호등 시스템 - 🎄 LED 스트립 조명 - 🚗 자동차 후미등 순차 점멸 - 🎮 게임 컨트롤러 상태 표시

📚 핵심 개념¶

개념 1: 리스트(List)¶

비유로 시작: "리스트는 마치 기차 칸과 같아요. 여러 개의 물건을 순서대로 한 줄로 연결해서 보관하는 거죠."
정확한 정의: "정확히 말하면, 리스트는 여러 데이터를 순서대로 담는 파이썬 자료구조입니다. 대괄호 []로 만들고, 각 항목은 번호(인덱스)로 접근해요."

예시로 확인:

# LED가 연결된 핀 번호들을 리스트로!
led_pins = [16, 17, 18]  # 빨강, 노랑, 초록

# 첫 번째 핀 번호 가져오기 (인덱스는 0부터!)
print(led_pins[0])  # 16 출력
print(led_pins[1])  # 17 출력
print(led_pins[2])  # 18 출력

쉽게 말하면: 여러 개를 한 묶음으로 관리하는 마법 상자!

flowchart LR subgraph 리스트["📦 led_pins 리스트"] A["[0] 16 빨강"] B["[1] 17 노랑"] C["[2] 18 초록"] end A --> B --> C style A fill:#ffcdd2,stroke:#c62828 style B fill:#fff9c4,stroke:#f9a825 style C fill:#c8e6c9,stroke:#2e7d32

개념 2: for 반복문¶

비유로 시작: "for문은 자동 반복 기계예요. 리스트에 있는 것들을 하나씩 꺼내서 같은 작업을 반복해줍니다."
정확한 정의: "for문은 반복 가능한 객체의 각 요소에 대해 코드 블록을 실행하는 제어문입니다."

예시로 확인:

colors = ["빨강", "노랑", "초록"]

for color in colors:
    print(f"{color} LED 켜기!")

# 출력:
# 빨강 LED 켜기!
# 노랑 LED 켜기!
# 초록 LED 켜기!

쉽게 말하면: "이 목록에 있는 거 하나씩 전부 처리해!"

flowchart TD A[🚀 시작] --> B[📦 리스트에서 하나 꺼내기] B --> C{남은 게 있나요?} C -->|예| D[⚡ 작업 실행] D --> B C -->|아니오| E[🏁 끝] style A fill:#e3f2fd,stroke:#1976d2 style C fill:#fff3e0,stroke:#f57c00 style D fill:#e8f5e9,stroke:#388e3c style E fill:#f3e5f5,stroke:#7b1fa2

🔨 따라하기¶

준비물¶

부품	수량	연결
Grove LED (빨강)	1	D16 포트
Grove LED (노랑/주황)	1	D17 포트
Grove LED (초록)	1	D18 포트
Grove 케이블	3	-

Step 1: 3개 LED 연결하고 개별 테스트¶

목표: 각 LED가 제대로 연결됐는지 확인하기

코드:

# === WHAT: 3개 LED 개별 점등 테스트 ===
# 신호등처럼 빨강, 노랑, 초록 LED를 하나씩 켜본다

# --- WHY: 왜 필요한지 ---
# 여러 LED를 제어하기 전에 각각 잘 연결됐는지 먼저 확인!

# HOW: 어떻게 동작하는지
from machine import Pin  # 핀 제어용
import time              # 시간 지연용

# 각 LED를 개별 변수로 설정
red = Pin(16, Pin.OUT)    # 빨간 LED - D16 포트
yellow = Pin(17, Pin.OUT) # 노란 LED - D17 포트  
green = Pin(18, Pin.OUT)  # 초록 LED - D18 포트

# 하나씩 테스트
print("빨간 LED 테스트")
red.on()
time.sleep(1)
red.off()

print("노란 LED 테스트")
yellow.on()
time.sleep(1)
yellow.off()

print("초록 LED 테스트")
green.on()
time.sleep(1)
green.off()

print("테스트 완료!")

실행 결과:

빨간 LED 테스트
노란 LED 테스트
초록 LED 테스트
테스트 완료!

(각 LED가 1초씩 순서대로 켜졌다 꺼짐)

여기서 잠깐! 🤔 코드가 비슷한 게 3번 반복되죠? 이걸 더 짧게 줄일 수 있어요!

Step 2: 리스트로 LED 관리하기¶

목표: 3개 LED를 리스트 하나로 묶어서 관리

코드:

# === WHAT: 리스트로 LED 관리 ===
# 여러 LED를 하나의 리스트로 묶어 효율적으로 제어

# --- WHY: 왜 필요한지 ---
# LED 10개면 변수 10개? NO! 리스트 하나면 충분!

from machine import Pin
import time

# 핀 번호를 리스트로
pin_numbers = [16, 17, 18]

# LED 객체들도 리스트로!
leds = []  # 빈 리스트 만들기

for pin_num in pin_numbers:
    led = Pin(pin_num, Pin.OUT)  # LED 객체 생성
    leds.append(led)             # 리스트에 추가

print(f"LED {len(leds)}개 준비 완료!")

# for문으로 모든 LED 순차 점등
for i, led in enumerate(leds):
    print(f"LED {i+1} 켜기")
    led.on()
    time.sleep(0.5)
    led.off()

print("완료!")

실행 결과:

LED 3개 준비 완료!
LED 1 켜기
LED 2 켜기
LED 3 켜기
완료!

여기서 잠깐! 🤔 - leds.append(led): 리스트 끝에 새 항목 추가 - enumerate(leds): 순서 번호(i)와 값(led)을 함께 가져옴 - LED가 100개여도 pin_numbers만 늘리면 끝!

Step 3: 진짜 신호등 만들기!¶

목표: 실제 교통 신호등처럼 동작하는 프로그램

코드:

# === WHAT: 교통 신호등 시뮬레이션 ===
# 빨강(정지) → 초록(통행) → 노랑(주의) 순서로 반복

# --- WHY: 왜 필요한지 ---
# 실제 신호등 타이밍을 이해하고 구현해보자!

from machine import Pin
import time

# LED 설정 (빨강, 노랑, 초록 순서)
red = Pin(16, Pin.OUT)
yellow = Pin(17, Pin.OUT)
green = Pin(18, Pin.OUT)

def all_off():
    """모든 LED 끄기"""
    red.off()
    yellow.off()
    green.off()

def traffic_light():
    """신호등 한 사이클 실행"""
    # 1. 빨간불 - 정지 (3초)
    all_off()
    red.on()
    print("🔴 빨간불 - 정지!")
    time.sleep(3)

    # 2. 초록불 - 통행 (3초)
    all_off()
    green.on()
    print("🟢 초록불 - 통행!")
    time.sleep(3)

    # 3. 노란불 - 주의 (1초)
    all_off()
    yellow.on()
    print("🟡 노란불 - 주의!")
    time.sleep(1)

# 메인 루프: 3번 반복
print("=== 신호등 시작 ===")
for cycle in range(3):
    print(f"\n--- {cycle + 1}번째 사이클 ---")
    traffic_light()

all_off()
print("\n=== 신호등 종료 ===")

실행 결과:

=== 신호등 시작 ===

--- 1번째 사이클 ---
🔴 빨간불 - 정지!
🟢 초록불 - 통행!
🟡 노란불 - 주의!

--- 2번째 사이클 ---
...

Step 4: 기사단 LED (Knight Rider) 효과¶

목표: LED가 좌→우→좌로 왔다갔다 하는 멋진 효과!

코드:

# === WHAT: 기사단 LED 효과 ===
# 80년대 드라마 '전격 Z작전'의 KITT 자동차처럼!

from machine import Pin
import time

# LED 리스트 (왼쪽부터 오른쪽 순서)
pin_numbers = [16, 17, 18]
leds = [Pin(p, Pin.OUT) for p in pin_numbers]  # 한 줄로 생성!

def all_off():
    for led in leds:
        led.off()

def knight_rider(speed=0.15):
    """기사단 효과: 좌→우→좌 한 사이클"""
    # 왼쪽 → 오른쪽
    for led in leds:
        all_off()
        led.on()
        time.sleep(speed)

    # 오른쪽 → 왼쪽 (역순, 양 끝 제외)
    for led in reversed(leds[1:-1]):
        all_off()
        led.on()
        time.sleep(speed)

# 5번 반복
print("🚗 Knight Rider 시작!")
for _ in range(5):
    knight_rider(0.1)  # 속도 조절 가능

all_off()
print("완료!")

여기서 잠깐! 🤔 - [Pin(p, Pin.OUT) for p in pin_numbers]: 리스트 컴프리헨션! 한 줄로 리스트 생성 - reversed(): 리스트를 거꾸로 순회 - leds[1:-1]: 첫 번째와 마지막 제외 (중복 방지)

📝 전체 코드¶

# === 다중 LED 패턴 종합 ===
# 신호등 + 기사단 효과를 버튼으로 전환!

from machine import Pin
import time

# === 하드웨어 설정 ===
pin_numbers = [16, 17, 18]
leds = [Pin(p, Pin.OUT) for p in pin_numbers]
button = Pin(20, Pin.IN, Pin.PULL_DOWN)  # 버튼 (있다면)

# === 유틸리티 함수 ===
def all_off():
    """모든 LED 끄기"""
    for led in leds:
        led.off()

def all_on():
    """모든 LED 켜기"""
    for led in leds:
        led.on()

# === 패턴 함수들 ===
def pattern_blink(times=3, speed=0.3):
    """전체 깜빡이기"""
    for _ in range(times):
        all_on()
        time.sleep(speed)
        all_off()
        time.sleep(speed)

def pattern_wave(times=3, speed=0.15):
    """파도처럼 순차 점등"""
    for _ in range(times):
        for led in leds:
            led.on()
            time.sleep(speed)
        for led in leds:
            led.off()
            time.sleep(speed)

def pattern_knight(times=3, speed=0.1):
    """기사단 효과"""
    for _ in range(times):
        for led in leds:
            all_off()
            led.on()
            time.sleep(speed)
        for led in reversed(leds[1:-1]):
            all_off()
            led.on()
            time.sleep(speed)
    all_off()

# === 메인 실행 ===
print("🌈 LED 패턴 쇼 시작!")

print("\n1️⃣ 전체 깜빡이기")
pattern_blink()

print("\n2️⃣ 파도 효과")
pattern_wave()

print("\n3️⃣ 기사단 효과")
pattern_knight()

all_off()
print("\n✨ 쇼 종료!")

⚠️ 자주 하는 실수¶

실수 1: 인덱스 범위 초과¶

증상: IndexError: list index out of range

원인: 리스트 인덱스는 0부터 시작! 3개짜리 리스트의 마지막은 [2]

해결:

# 잘못된 코드
leds = [led1, led2, led3]
print(leds[3])  # ❌ 에러! 0, 1, 2만 있음

# 올바른 코드
print(leds[2])  # ✅ 마지막 요소
print(leds[-1]) # ✅ 음수는 뒤에서부터!

실수 2: LED가 안 꺼지고 계속 켜져 있음¶

증상: 다음 LED 켜도 이전 LED가 안 꺼짐

원인: all_off() 호출을 빼먹음

해결:

# 잘못된 코드
for led in leds:
    led.on()      # 켜기만 하고 안 끔!
    time.sleep(0.5)

# 올바른 코드
for led in leds:
    all_off()     # 먼저 전부 끄고
    led.on()      # 하나만 켜기
    time.sleep(0.5)

실수 3: 핀 번호와 포트 번호 혼동¶

증상: LED가 아예 안 켜지거나 엉뚱한 게 켜짐

원인: Grove 포트 번호(D16)와 GPIO 핀 번호(16)를 혼동

해결:

# Grove Shield 포트별 GPIO 핀 번호
# D16 포트 → GPIO 16
# D17 포트 → GPIO 17  (일부 쉴드는 다를 수 있음)
# D18 포트 → GPIO 18

# 쉴드 실크스크린 확인하세요!
led = Pin(16, Pin.OUT)  # D16 포트에 연결했다면

✅ 스스로 점검하기¶

리스트 [10, 20, 30]에서 20을 가져오려면 어떻게 쓰나요?
for문으로 리스트의 모든 요소를 출력하는 코드를 작성해보세요.
신호등에서 노란불이 가장 짧은 이유는 뭘까요?

정답 확인

1. `리스트[1]` - 인덱스는 0부터 시작하므로 두 번째 요소는 1번! 2. ```python my_list = [10, 20, 30] for item in my_list: print(item) ``` 3. 노란불은 "곧 빨간불로 바뀐다"는 경고 신호예요. 너무 길면 운전자가 무시하고 지나가려 할 수 있어서, 보통 3~5초로 짧게 설정합니다!

🚀 더 해보기¶

도전 1: 속도 조절 (쉬움)¶

기사단 효과의 속도를 0.05초로 바꿔서 더 빠르게 만들어보세요!

도전 2: 랜덤 패턴 (중간)¶

import random
# random.choice(leds)를 사용해서 
# 랜덤한 LED가 켜지게 만들어보세요!

도전 3: 보행자 신호등 (도전) ⭐¶

실제 보행자 신호등처럼: - 초록불일 때 "삐삐삐" 소리 (print로 대체 가능) - 빨간불로 바뀌기 전 초록불 깜빡임 5회 - 힌트: 부저(Buzzer)를 연결하면 진짜 소리도 가능!

🔗 다음 장으로¶

오늘 배운 것: - ✅ 리스트: 여러 데이터를 한 묶음으로! - ✅ for문: 리스트 항목 하나씩 처리 - ✅ 패턴 구현: 신호등, 기사단 효과

다음 장에서는 버튼을 배워요! 버튼을 누르면 LED 패턴이 바뀌게 만들 수 있어요. 사용자의 입력을 받아서 반응하는 진짜 인터랙티브 장치를 만들어봅시다! 🎮