Wprowadzenie do Arduino: 18 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:26

Czy kiedykolwiek zastanawiałeś się nad stworzeniem własnych urządzeń, takich jak stacja pogodowa, deska rozdzielcza samochodu do monitorowania paliwa, śledzenia prędkości i lokalizacji lub sterowania urządzeniami gospodarstwa domowego sterowanymi za pomocą smartfonów? co z tworzeniem własnych urządzeń do odtwarzaczy mp3, tworzeniem urządzenia do wykrywania odcisków palców, zautomatyzowanego systemu nawadniania roślin, czujnika trzęsienia ziemi, walkie talkie lub systemu nadzoru opartego na zdalnie sterowanych kamerach CCTV. Jeśli kiedykolwiek zastanawiałeś się i chcesz wnieść swój wkład w cyfryzację świata, uwierz, że możesz zrobić wszystko, co chcesz stworzyć, a wtedy musisz znać podstawy elektroniki i mikrokontrolerów. Mikrokontroler jest kompaktowym układem scalonym, który pobiera dane wejściowe z różnych czujników, tj. czujnika temperatury, czujnika detekcji ruchu, czujnika odległości itp. i jest zaprogramowany tak, aby uzyskać żądane wyjście z elementów wykonawczych, tj. diody, silniki, przekaźniki itp. Znajomość dzisiejszego open source poznawanie świata, rozumienie i tworzenie takich urządzeń nie jest trudnym zadaniem, a ogromny wkład społeczności Arduino w świat jest dostępny dla każdego hobbysty i inżyniera na całym świecie.

Arduino to platforma sprzętowo-programowa typu open source dla hobbystów i inżynierów do odczytywania danych wejściowych z różnych czujników, przetwarzania tych danych wejściowych i dostarczania pożądanego wyjścia poprzez uruchamianie różnych elementów wykonawczych, tj. Zasadniczo można powiedzieć, że Arduino może być mózgiem wielu projektów.

Krok 1: Rodzaje Arduino

Istnieją różne typy płytek Arduino z różnymi numerami pinów analogowych, cyfrowych i PWM, a świetne jest to, że można łatwo rozpocząć pracę z każdą z nich. Tutaj wymieniono różne dodatki Arduino.

● Arduino Uno

● Arduino Due

● Arduino Mega

● Płytka Arduino Leonardo

● Płytka Arduino Lillypad

Krok 2: Arduino Uno

Większość początkujących zaczyna korzystać z Arduino Uno, na pokładzie znajduje się główny mikrokontroler ATMegga328 mający pamięć 2KB SRAM i 32KB flash, ma 14 cyfrowych I/0, w których 6 to PWM, a 6 to analogowe piny wyjściowe. przycisk resetowania, gniazdo zasilania, złącze USB i inne. Zawiera wszystko, co jest potrzebne do utrzymania mikrokontrolera; po prostu podłącz go do komputera za pomocą kabla USB i podaj zasilacz, aby rozpocząć pracę z zasilaczem AC-DC lub baterią.

Krok 3: Arduino Due

Głównym mikrokontrolerem Arduino Due jest AT91SAM38XE z pamięcią 96KB SRAM, 512KB flash składa się z 54 cyfrowych pinów, z których 12 to PWM i ma 16 analogowych pinów wejściowych

Krok 4: Arduino Mega

Zawiera ATmea2560 jako mikrokontroler z pamięcią 8KB

SRAM i 256 KB flash z 54 cyfrowymi pinami IO, w których 12 to PWM i 16 analogowych pinów wejściowych, przycisk resetowania, gniazdo zasilania, złącze USB i przycisk resetowania. Zawiera wszystko, co jest potrzebne do utrzymania mikrokontrolera; po prostu podłącz go do komputera za pomocą kabla USB i podaj zasilacz, aby rozpocząć pracę z adapterem AC-DC lub baterią. Ogromna liczba pinów sprawia, że ta płytka Arduino jest bardzo pomocna przy projektowaniu projektów, które wymagają wielu cyfrowych wejść lub wyjść, takich jak wiele przycisków.

Krok 5: Arduino Leonardo

Jego głównym mikrokontrolerem jest ATmega32u4 posiadający pamięć 2,5KB SRAM i 32KB flash posiadający 20 pinów cyfrowych IO i 12 pinów wejść analogowych. Pierwszą płytką rozwojową Arduino jest płyta Leonardo. Ta płytka wykorzystuje jeden mikrokontroler wraz z USB. Oznacza to, że może to być również bardzo proste i tanie. Ponieważ ta płyta obsługuje bezpośrednio USB, dostępne są biblioteki programów, które pozwalają płytce Arduino podążać za klawiaturą komputera, myszą itp.

Krok 6: Płytka LilyPad Arduino

Tablica Lily Pad Arduino jest technologią e-tekstylną, którą można nosić. Każda tablica została oryginalnie zaprojektowana z ogromnymi podkładkami łączącymi i gładkim tyłem, aby umożliwić ich wszycie w odzież za pomocą przewodzącej nici. To Arduino składa się również z I/O, zasilania, a także płytek czujników, które są zbudowane specjalnie dla e-tekstyliów. Można je nawet prać!

Krok 7: Narzędzia dla środowiska programistycznego Arduino

Język programowania Arduino:

Arduino jest zaprogramowane w C++, który jest używany w różnych aspektach projektów, takich jak tworzenie oprogramowania, ale dla Arduino C++ jest używany z dodatkowymi funkcjami. Możesz utworzyć szkic Arduino, szkic Arduino to nazwa nadana plikowi kodu Arduino. Kod piszesz w Arduino IDE. Szkice te można zapisać w folderach projektu, a IDE daje możliwość kompilacji kodu C++ na język maszynowy i wgrania ich na płytkę Arduino.

IDE Arduino

Arduino IDE (zintegrowane środowisko programistyczne) to narzędzie do edycji, kompilowania i przesyłania kodu w języku C ++, w którym można napisać program, aby zaprogramować piny IO do różnych celów i można użyć bibliotek open-source do pisania zaawansowanych programów zintegrowanych z różnymi funkcjami, które będziemy później omówić szczegółowo biblioteki.

Krok 8: Instalacja Arduino IDE

Krok 1. Pobierz Arduino IDE

Krok 2. Poczekaj, aż proces pobierania się zakończy.

Krok 3. Zainstaluj oprogramowanie i wybierz składniki, które chcesz zainstalować, a także lokalizację instalacji.

Krok 4. Zaakceptuj instalację sterownika po wyświetleniu monitu przez system Windows 10

Krok 9: Instalowanie sterownika Arduino

Przejdź do Start-> wpisz Menedżer urządzeń’> dwukrotnie kliknij pierwszy wynik, aby uruchomić Menedżera urządzeń.

1. Przejdź do Ports> zlokalizuj port Arduino UNO

2. Jeśli nie możesz znaleźć tego portu, przejdź do Inne urządzenia i zlokalizuj Nieznane urządzenie

3. Wybierz port Arduino UNO > kliknij Aktualizuj sterownik.

4. Wybierz opcję „Przeglądaj mój komputer w poszukiwaniu oprogramowania sterownika” > przejdź do lokalizacji pobierania oprogramowania Arduino > wybierz plik arduino.inf/Arduino UNO.inf (w zależności od wersji oprogramowania)

5. Poczekaj, aż system Windows zakończy proces instalacji sterownika.

Teraz, gdy zainstalowałeś oprogramowanie i sterownik Arduino na swoim komputerze, czas otworzyć swój pierwszy szkic. Wybierz typ i port swojej płyty i prześlij program, aby upewnić się, że Twoja płyta jest uruchomiona.

Krok 10: Graficzna reprezentacja Arduino IDE

Ponieważ Arduino IDE służy do edycji, zapisywania, kompilowania i przesyłania kodu do Arduino, tutaj jest graficzna reprezentacja Arduino IDE.

Krok 11: Aby otworzyć nowy plik w Arduino IDE

Aby otworzyć nowy plik, kliknij plik->nowy

Krok 12: Aby zapisać szkic Arduino

Nowy plik zostanie otwarty

Krok-1: Aby zapisać szkic Arduino, przejdź do Plik-> zapisz Pojawi się okno do zapisania szkicu

Krok 2: Zmień nazwę Arduino Sketch i kliknij przycisk Zapisz. Szkic zostanie zapisany.

Krok 13: Przykłady programu Arduino

Arduino IDE zawiera wiele przykładowych programów do nauki i tworzenia z nich projektów. Przykłady te dotyczą migania diody LED, wyjścia analogowego i cyfrowego, komunikacji szeregowej, czujnika itp.

Aby otworzyć przykładowy program LED blink, kliknij File->Example->Basics->Blink

Krok 14: Biblioteki Arduino

Według społeczności Arduino „Biblioteki to zbiór kodu, który ułatwia połączenie z czujnikiem, wyświetlaczem, modułem itp. Na przykład wbudowana biblioteka LiquidCrystal ułatwia komunikację z wyświetlaczami LCD znakowymi. W Internecie są dostępne do pobrania setki dodatkowych bibliotek”. Biblioteki zawierają typowe metody i funkcje, takie jak sterowniki urządzeń lub funkcje narzędziowe przy użyciu bibliotek, dzięki czemu programowanie staje się łatwe bez kodowania wielu wierszy, dzięki którym można użyć funkcji prekompilacji programu. W Internecie dostępnych jest wiele bibliotek typu open source, Arduino IDE udostępnia również biblioteki budowane przez społeczność Arduino, takie jak biblioteka do sterowania serwonapędami, Ethernet itp. Arduino IDE zapewnia również opcję instalacji i korzystania z zewnętrznych bibliotek, które można również stwórz własne biblioteki i zainstaluj je w Arduino IDE.

Metoda instalacji biblioteki Arduino

Istnieją dwie metody, dzięki którym możemy zainstalować bibliotekę w Arduino IDE, jedna to za pomocą Arduino IDE Library Manager, a druga to za pomocą pliku.zip większość bibliotek jest dostępna w Arduino Library Manager, ale istnieje wiele bibliotek, które programiści tworzą sami i udostępnij je na githubie, więc mamy obie opcje, ale możemy użyć obu.

Instalacja Biblioteki za pomocą Menedżera Biblioteki

Aby zainstalować bibliotekę za pomocą menedżera bibliotek, kliknij szkic->włącz bibliotekę->Zarządzaj bibliotekami

Po otwarciu tego menedżera bibliotek możesz zobaczyć biblioteki, które są już zainstalowane. W tym przykładzie zainstalujemy RTCZero w tym celu musisz wyszukać bibliotekę RTCZero, gdy ją znajdziesz, wybierz jej wersję i kliknij przycisk instalacji, instalacja zostanie uruchomiona.

Importowanie biblioteki.zip

Biblioteki są często dystrybuowane jako plik lub folder ZIP. Nazwa folderu to nazwa biblioteki. Wewnątrz folderu będzie plik.cpp, plik.h i często plik words.txt, folder przykładów i inne pliki wymagane przez bibliotekę.

Aby zainstalować bibliotekę zip, kliknij szkic-> Dołącz bibliotekę-> Dodaj bibliotekę.zip

Otworzy się tam okno przeglądania, ustaw lokalizację, w której zapisana jest biblioteka zip, i kliknij przycisk Otwórz

Krok 15: Klawisze skrótów Arduino IDE

Arduino IDE ma kilka krótkich klawiszy, za pomocą których możemy wykonywać różne funkcje, takie jak kompilacja, wgrywanie, zapisywanie itp.

Krok 16: Piny IO Arduino

Arduino to płytka prototypowa, która zwykle ma inną konfigurację pinów I/O (wejścia/wyjścia), piny są pinami analogowymi lub cyfrowymi,

Pin analogowy

Piny analogowe są w rzeczywistości pinami wejściowymi, które są zwykle używane do odczytu danych fizycznych jako danych wejściowych lub są to piny, które mogą odczytywać dane fizyczne z czujników, czujnik to urządzenie, które może konwertować energię fizyczną na energię elektryczną. Arduino może odczytać tę energię elektryczną jako sygnał elektryczny za pomocą pinów analogowych

Pin cyfrowy

Pin cyfrowy może być zarówno pinem INPUT, jak i OUTPUT, dzięki czemu może odczytywać WEJŚCIE i zapisywać WYJŚCIE w postaci cyfrowej. Dane cyfrowe mają postać WYSOKI lub NISKI, gdzie WYSOKI oznacza WŁĄCZONY, a NISKI oznacza WYŁĄCZONY, na przykład, jeśli dioda LED jest podłączona do cyfrowych pinów Arduino i zaprogramujesz ten pin jako WYSOKI, w końcu dioda LED włączy się i programując ją, aby uzyskać NISKĄ dioda zgaśnie.

Kołki modulacji szerokości impulsu

Niektóre piny cyfrowe w Arduino mają dodatkową funkcjonalność dostarczania wyjścia analogowego i są nazywane pinami PWM, funkcja pinów PWM polega na zapisywaniu WYJŚCIA w zakresie poziomu między wysokim i niskim poziomem, załóżmy, że dioda LED jest podłączona do pinu PWM i chcesz kontrolować jasność diody lub silnika jest podłączony do pinu PWM i chcesz kontrolować prędkość silnika możesz przypisać wartość od 0-255 do sterowania jasnością lub prędkością.

Krok 17: Program mrugania Arduino LED

Ponieważ Arduino IDE i sterownik są zainstalowane, połącz się z programem

Arduino do migania elementów LED jest wymagane, które są wymienione poniżej

Komponenty używane do projektu LED Blink

● Arduino Uno

● Kabel USB typu A/B

● Rezystor 220 Ohm

● LED

● Deska do krojenia chleba

Schematyczny

Podłącz pin 5 Arduino Uno do rezystora 220 omów i podłącz drugi pin rezystora do pinu anody (+) LED i podłącz pin GND Arduino Uno do pinu katody LED (-).

Pisanie programu do migania diody LED

Krok 1. Otwórz Arduino IDE.

Krok 2. Otwórz nowy szkic

Krok 3. Zapisz nowy szkic jako PROGRAM LED BLINK i witaj program

Krok 4. Wybierz płytkę, klikając Narzędzia->Płytka:-> Arduino Uno

Krok 5. Wybierz port COM, klikając Narzędzia->Port

Krok 6. Kliknij przycisk Kompiluj

Krok 7. Poczekaj na zakończenie kompilacji, a następnie kliknij przycisk Prześlij

Zobaczysz komunikat „Gotowe przesyłanie”, ponieważ dioda LED podłączona na pinie 5 Arduino będzie migać po sekundzie.

Krok 18: Monitor szeregowy

Arduino IDE ma funkcję, która może być bardzo pomocna w debugowaniu szkiców lub kontrolowaniu Arduino z klawiatury komputera. Monitor szeregowy to osobne wyskakujące okno, które działa jako oddzielny terminal, który komunikuje się poprzez odbieranie i wysyłanie danych szeregowych.

Możesz zmodyfikować program LED blink, aby zobaczyć, czy dioda LED podłączona na pinie 5 Arduino jest WYSOKA lub NISKA na twoim komputerze za pomocą monitora szeregowego Arduino IDE, korzystając z możliwości komunikacji szeregowej Arduino, aby to zrobić najpierw, musisz skonfigurować port szeregowy baudrate do 9600 baud rate jest po prostu definiowany jako prędkość transmisji danych z Arduino do komputera lub odwrotnie w postaci bitów na sekundę, więc ustawienie szybkości transmisji na 9600 jest takie, jakby prędkość transmisji wynosiła 9600 bitów na sekundę.

Pisanie programu do migania diody LED

Krok 1. Otwórz Arduino IDE.

Krok 2. Otwórz nowy szkic

Krok 3. Zapisz nowy szkic jako PROGRAM LED BLINK i napisz program

Krok 4. Wybierz płytkę, klikając Narzędzia->Płytka:->Arduino Uno

Krok 5. Wybierz port COM, klikając Narzędzia->Port

Krok 6. Kliknij przycisk Kompiluj

Krok 7. Poczekaj na zakończenie kompilacji, a następnie kliknij przycisk Prześlij

Krok 8. Otwórz Monitor szeregowy, naciskając Ctrl + Shift + m lub klikając w prawy górny róg.

Krok 9. Ustaw szybkość transmisji monitora szeregowego, ponieważ zarówno Arduino, jak i komputer muszą mieć tę samą szybkość transmisji dla komunikacji szeregowej.

Tutaj zobaczysz, jak tylko dioda LED stanie się WYSOKA lub NISKA, komunikat jest drukowany seryjnie na monitorze szeregowym