Εισαγωγή στο Arduino: 18 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:31

Έχετε αναρωτηθεί ποτέ να φτιάξετε τις δικές σας συσκευές όπως μετεωρολογικό σταθμό, ταμπλό αυτοκινήτου για την παρακολούθηση καυσίμων, ταχύτητα και τοποθεσία εντοπισμό ή έλεγχο οικιακών συσκευών που ελέγχονται από smartphone ή έχετε αναρωτηθεί ποτέ για την κατασκευή εξελιγμένων ρομπότ που μπορούν να μιλούν, να περπατούν και να κινούν τα χέρια του ή τι γίνεται με τη δημιουργία των δικών σας συσκευών αναπαραγωγής mp3, τη δημιουργία συσκευής ανίχνευσης δακτυλικών αποτυπωμάτων, αυτόματο σύστημα ποτίσματος φυτών, αισθητήρα σεισμού, φορητό ραδιοτηλέφωνο ή σύστημα παρακολούθησης με τηλεχειριζόμενες κάμερες CCTV. Αν έχετε αναρωτηθεί ποτέ και είστε πρόθυμοι να συμβάλλετε στην ψηφιοποίηση του κόσμου, τότε πιστέψτε ότι μπορείτε να φτιάξετε όλα τα πράγματα που θέλετε να δημιουργήσετε και τότε πρέπει να γνωρίζετε κάποια βασικά ηλεκτρονικά και μικροελεγκτές. Ο μικροελεγκτής είναι ένας συμπαγής σχεδιασμός ολοκληρωμένου κυκλώματος που λαμβάνει εισόδους από διαφορετικούς αισθητήρες, π.χ. αισθητήρα θερμοκρασίας, αισθητήρα ανίχνευσης κίνησης, αισθητήρα εύρεσης εύρους κλπ. Και είναι προγραμματισμένος να λαμβάνει την επιθυμητή έξοδο από ενεργοποιητές, π.χ. η παγκόσμια εκμάθηση, κατανόηση και κατασκευή τέτοιων συσκευών δεν είναι δύσκολο έργο με τη μεγάλη συμβολή της κοινότητας Arduino στον κόσμο, είναι προσβάσιμη σε κάθε χομπίστη και μηχανικό σε όλο τον κόσμο.

Το Arduino είναι μια πλατφόρμα υλικού και λογισμικού ανοιχτού κώδικα για τους χομπίστες και τους μηχανικούς να διαβάζουν εισόδους από διαφορετικούς αισθητήρες, να επεξεργάζονται αυτές τις εισόδους και να παρέχουν την επιθυμητή έξοδο ενεργοποιώντας διαφορετικούς ενεργοποιητές, δηλαδή βασικά μπορείτε να πείτε ότι το Arduino μπορεί να είναι ο εγκέφαλος πολλών έργων.

Βήμα 1: Τύποι Arduino

Υπάρχουν διάφοροι τύποι πινάκων Arduino με διαφορετικούς αριθμούς αναλογικών, ψηφιακών και PWM pin και το υπέροχο είναι ότι μπορείτε εύκολα να ξεκινήσετε να εργάζεστε με οποιονδήποτε από αυτούς. Διαφορετικές προσθήκες Arduino καταγράφονται εδώ.

● Arduino Uno

● Arduino Due

● Arduino Mega

● Arduino Leonardo Board

. Lillypad Arduino Board

Βήμα 2: Arduino Uno

Οι περισσότεροι από τους αρχάριους ξεκινούν να χρησιμοποιούν το Arduino Uno, είναι εκεί που έχουν τον κύριο μικροελεγκτή ATMegga328 με μνήμη 2KB SRAM ΚΑΙ φλας 32KB έχει 14 ψηφιακού I/0 στα οποία 6 είναι PWM και 6 είναι αναλογικές ακίδες εξόδου. ένα κουμπί επαναφοράς, μια πρίζα, μια σύνδεση USB και άλλα. Περιλαμβάνει όλα όσα απαιτούνται για τη συγκράτηση του μικροελεγκτή. απλά συνδέστε το σε υπολογιστή με τη βοήθεια καλωδίου USB και δώστε την παροχή για να ξεκινήσετε με έναν προσαρμογέα ή μπαταρία AC-to-DC.

Βήμα 3: Arduino Due

Ο κύριος μικροελεγκτής του Arduino Due είναι ο AT91SAM38XE με μνήμη 96KB SRAM, το φλας 512KB αποτελείται από 54 ψηφιακές ακίδες, στις οποίες οι 12 είναι PWM και έχουν 16 αναλογικές ακίδες εισόδου

Βήμα 4: Arduino Mega

Περιέχει ATmea2560 ως μικροελεγκτή με μνήμη 8KB

Φλας SRAM και 256KB με 54 ψηφιακούς ακροδέκτες IO στους οποίους οι 12 είναι PWM και 16 αναλογικοί ακροδέκτες εισόδου, κουμπί επαναφοράς, πρίζα, σύνδεση USB και κουμπί επαναφοράς. Περιλαμβάνει όλα όσα απαιτούνται για τη συγκράτηση του μικροελεγκτή. απλά συνδέστε το σε υπολογιστή με τη βοήθεια καλωδίου USB και δώστε την παροχή για να ξεκινήσετε με έναν προσαρμογέα ή μπαταρία AC-to-DC. Ο τεράστιος αριθμός καρφιτσών καθιστά αυτόν τον πίνακα Arduino πολύ χρήσιμο για το σχεδιασμό των έργων που χρειάζονται μια δέσμη ψηφιακών εισόδων ή εξόδων, όπως πολλά κουμπιά.

Βήμα 5: Arduino Leonardo

Ο κύριος μικροελεγκτής του είναι ο ATmega32u4 με μνήμη 2,5KB SRAM και 32KB flash με 20 ψηφιακούς ακροδέκτες IO και 12 ακροδέκτες αναλογικής εισόδου. Ο πρώτος πίνακας ανάπτυξης ενός Arduino είναι ο πίνακας Leonardo. Αυτός ο πίνακας χρησιμοποιεί έναν μικροελεγκτή μαζί με το USB. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να είναι πολύ απλό και φθηνό επίσης. Επειδή αυτός ο πίνακας χειρίζεται απευθείας το USB, είναι διαθέσιμες βιβλιοθήκες προγραμμάτων που επιτρέπουν στην πλακέτα Arduino να ακολουθεί ένα πληκτρολόγιο του υπολογιστή, του ποντικιού κ.λπ.

Βήμα 6: LilyPad Arduino Board

Ο πίνακας Lily Pad Arduino είναι μια φορητή τεχνολογία ηλεκτρονικής κλωστοϋφαντουργίας. Κάθε σανίδα σχεδιάστηκε ευφάνταστα με τεράστια συνδετικά μαξιλάρια και λεία πλάτη για να μπορούν να ράβονται στα ρούχα χρησιμοποιώντας αγώγιμο νήμα. Αυτό το Arduino περιλαμβάνει επίσης I/O, ισχύ, και επίσης σανίδες αισθητήρων που έχουν κατασκευαστεί ειδικά για ηλεκτρονικά υφάσματα. Αυτά πλένονται ακόμη και!

Βήμα 7: Εργαλεία για περιβάλλον ανάπτυξης Arduino

Γλώσσα προγραμματισμού Arduino:

Το Arduino είναι προγραμματισμένο σε C ++ το οποίο χρησιμοποιείται σε διαφορετικές πτυχές έργων όπως η ανάπτυξη λογισμικού αλλά για το Arduino το C ++ χρησιμοποιείται με πρόσθετες λειτουργίες. Μπορείτε να δημιουργήσετε σκίτσο Arduino, το σκίτσο Arduino είναι το όνομα που δίνεται στο αρχείο κώδικα Arduino. Γράφετε τον κωδικό στο Arduino IDE. Αυτά τα σκίτσα μπορούν να αποθηκευτούν στους φακέλους του έργου και το IDE δίνει την επιλογή να μεταγλωττίσετε κώδικα C ++ στη γλώσσα του μηχανήματος και να τα ανεβάσετε στον πίνακα Arduino.

Arduino IDE

Το Arduino IDE (Integrated Development Environment) είναι το εργαλείο επεξεργασίας, μεταγλώττισης και μεταφόρτωσης κώδικα C ++, όπου μπορείτε να γράψετε το πρόγραμμά σας για να προγραμματίσετε καρφίτσες IO για διάφορους σκοπούς και μπορείτε να χρησιμοποιήσετε βιβλιοθήκες ανοιχτού κώδικα για τη σύνταξη εξελιγμένων προγραμμάτων ενσωματωμένων με διαφορετικές λειτουργίες. συζητήσουν λεπτομερώς για τις βιβλιοθήκες.

Βήμα 8: Εγκατάσταση Arduino IDE

Βήμα 1. Κατεβάστε το Arduino IDE

Βήμα 2. Περιμένετε μέχρι να ολοκληρωθεί η διαδικασία λήψης.

Βήμα 3. Εγκαταστήστε το λογισμικό και επιλέξτε τα στοιχεία που θέλετε να εγκαταστήσετε, καθώς και τη θέση εγκατάστασης.

Βήμα 4. Αποδεχτείτε την εγκατάσταση του προγράμματος οδήγησης όταν σας ζητηθεί από τα Windows 10

Βήμα 9: Εγκατάσταση του προγράμματος οδήγησης Arduino

Μεταβείτε στην Έναρξη-> πληκτρολογήστε Διαχείριση Συσκευών »> κάντε διπλό κλικ στο πρώτο αποτέλεσμα για να ξεκινήσετε τη Διαχείριση συσκευών.

1. Μεταβείτε στο Ports> εντοπίστε τη θύρα Arduino UNO

2. Σε περίπτωση που δεν μπορείτε να βρείτε αυτήν τη θύρα, μεταβείτε στην ενότητα Άλλες συσκευές και εντοπίστε Άγνωστη συσκευή

3. Επιλέξτε τη θύρα Arduino UNO> κάντε κλικ στο Update Driver.

4. Επιλέξτε την επιλογή «Περιήγηση στον υπολογιστή μου για λογισμικό προγράμματος οδήγησης»> μεταβείτε στη θέση λήψης λογισμικού Arduino> επιλέξτε το αρχείο arduino.inf/Arduino UNO.inf (ανάλογα με την έκδοση του λογισμικού σας)

5. Περιμένετε μέχρι τα Windows να ολοκληρώσουν τη διαδικασία εγκατάστασης του προγράμματος οδήγησης.

Τώρα που εγκαταστήσατε το λογισμικό και το πρόγραμμα οδήγησης Arduino στον υπολογιστή σας, ήρθε η ώρα να ανοίξετε το πρώτο σας σκίτσο. Επιλέξτε τον τύπο και τη θύρα του πίνακα και ανεβάστε ένα πρόγραμμα για να βεβαιωθείτε ότι ο πίνακας λειτουργεί και λειτουργεί.

Βήμα 10: Γραφική αναπαράσταση του Arduino IDE

Καθώς το Arduino IDE χρησιμοποιείται για την επεξεργασία, αποθήκευση, μεταγλώττιση και μεταφόρτωση του κώδικα στο Arduino, εδώ είναι η γραφική παράσταση του Arduino IDE.

Βήμα 11: Για να ανοίξετε ένα νέο αρχείο στο Arduino IDE

Για να ανοίξετε ένα νέο αρχείο κάντε κλικ στο αρχείο-> νέο

Βήμα 12: Αποθήκευση σκίτσου Arduino

Θα ανοίξει νέο αρχείο

Βήμα 1: Για να αποθηκεύσετε το Arduino Sketch μεταβείτε στο Αρχείο-> αποθήκευση Θα εμφανιστεί ένα παράθυρο για την αποθήκευση του σκίτσου

Βήμα 2: Μετονομάστε το Arduino Sketch και κάντε κλικ στο κουμπί αποθήκευσης. Το σκίτσο θα αποθηκευτεί.

Βήμα 13: Παραδείγματα προγράμματος Arduino

Το Arduino IDE περιλαμβάνει πολλά παραδείγματα προγράμματος για να μάθετε και να κάνετε έργα από αυτά. Αυτά τα παραδείγματα αφορούν αναβοσβήνει μια έξοδο led, αναλογική και ψηφιακή είσοδο, σειριακή επικοινωνία, αισθητήρα κ.λπ.

Για να ανοίξετε το παράδειγμα παραδείγματος led blink κάντε κλικ στο Αρχείο-> Παράδειγμα-> Βασικά-> Αναλαμπή

Βήμα 14: Βιβλιοθήκες Arduino

Σύμφωνα με την κοινότητα Arduino «Οι βιβλιοθήκες είναι μια συλλογή κώδικα που σας διευκολύνει να συνδεθείτε με έναν αισθητήρα, οθόνη, μονάδα κλπ. Για παράδειγμα, η ενσωματωμένη βιβλιοθήκη LiquidCrystal διευκολύνει την ομιλία σε οθόνες LCD χαρακτήρων. Υπάρχουν εκατοντάδες επιπλέον βιβλιοθήκες διαθέσιμες στο Διαδίκτυο για λήψη ». Οι βιβλιοθήκες περιλαμβάνουν κοινές μεθόδους και λειτουργίες, όπως προγράμματα οδήγησης συσκευών ή λειτουργία βοηθητικού προγράμματος χρησιμοποιώντας βιβλιοθήκες, γίνεται εύκολος ο προγραμματισμός χωρίς κωδικοποίηση πολλών γραμμών που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε συναρτήσεις προ -δημιουργίας για το πρόγραμμά σας. Υπάρχει ποικιλία βιβλιοθηκών ανοιχτού κώδικα διαθέσιμες στο διαδίκτυο, το Arduino IDE παρέχει επίσης βιβλιοθήκες που έχουν δημιουργηθεί από την κοινότητα Arduino, όπως βιβλιοθήκη για έλεγχο σερβοκινητήρων, Ethernet, κ.λπ. Το Arduino IDE παρέχει επίσης επιλογή εγκατάστασης και χρήσης εξωτερικών βιβλιοθηκών. φτιάξτε τις δικές σας βιβλιοθήκες και εγκαταστήστε τις στο Arduino IDE.

Μέθοδος εγκατάστασης βιβλιοθήκης Arduino

Υπάρχουν δύο μέθοδοι μέσω των οποίων μπορούμε να εγκαταστήσουμε βιβλιοθήκη στο Arduino IDE, η μία μέσω του Arduino IDE Library Manager και άλλη μέσω του αρχείου.zip οι περισσότερες από τις βιβλιοθήκες είναι διαθέσιμες στο Arduino Library Manager, αλλά υπάρχουν πολλές βιβλιοθήκες που ο προγραμματιστής το φτιάχνει μόνος του και να τα διαθέσουμε στο github, ώστε να έχουμε και τις δύο επιλογές, αλλά μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε οποιαδήποτε από τις δύο.

Εγκατάσταση της βιβλιοθήκης χρησιμοποιώντας τη Διαχείριση βιβλιοθηκών

Για να εγκαταστήσετε τη βιβλιοθήκη χρησιμοποιώντας τον διαχειριστή βιβλιοθήκης κάντε κλικ στο σκίτσο-> συμπεριλάβετε τη βιβλιοθήκη-> Διαχείριση βιβλιοθηκών

Αφού ανοίξει εδώ ο διαχειριστής βιβλιοθήκης, μπορείτε να βρείτε βιβλιοθήκες που είναι ήδη εγκατεστημένες. Σε αυτό το παράδειγμα θα εγκαταστήσουμε το RTCZero για αυτό πρέπει να αναζητήσετε τη βιβλιοθήκη RTCZero όταν τη βρείτε επιλέξτε την έκδοσή της και κάντε κλικ στο κουμπί εγκατάστασης, η εγκατάσταση θα ξεκινήσει.

Εισαγωγή βιβλιοθήκης.zip

Οι βιβλιοθήκες διανέμονται συχνά ως αρχείο ZIP ή φάκελος. Το όνομα του φακέλου είναι το όνομα της βιβλιοθήκης. Μέσα στον φάκελο θα υπάρχει ένα αρχείο.cpp, ένα αρχείο.h και συχνά ένα αρχείο keywords.txt, φάκελος παραδειγμάτων και άλλα αρχεία που απαιτούνται από τη βιβλιοθήκη.

Για να εγκαταστήσετε τη βιβλιοθήκη zip κάντε κλικ στο σκίτσο-> Συμπερίληψη βιβλιοθήκης-> Προσθήκη.zip Library

Το παράθυρο περιήγησης θα είναι ανοιχτό εκεί, ορίστε τη θέση στην οποία αποθηκεύεται η βιβλιοθήκη zip και κάντε κλικ στο κουμπί άνοιγμα

Βήμα 15: Κλειδιά συντόμευσης Arduino IDE

Το Arduino IDE έχει μερικά σύντομα πλήκτρα μέσω των οποίων μπορούμε να κάνουμε διαφορετικές λειτουργίες όπως μεταγλώττιση, μεταφόρτωση αποθήκευσης κ.λπ.

Βήμα 16: Οι καρφίτσες IO του Arduino

Το Arduino είναι ένας πίνακας πρωτοτύπων που συνήθως έρχεται με διαφορετική διαμόρφωση ακίδων εισόδου/εξόδου (εισόδου/εξόδου), οι ακίδες είναι είτε αναλογικές είτε ψηφιακές ακίδες,

Αναλογική καρφίτσα

Οι αναλογικοί ακροδέκτες είναι στην πραγματικότητα ακίδες εισόδου που συνήθως χρησιμοποιούνται για την ανάγνωση φυσικών δεδομένων ως είσοδο ή είναι ένας πείρος που μπορεί να διαβάσει φυσικά δεδομένα από αισθητήρες, ένας αισθητήρας είναι μια συσκευή που μπορεί να μετατρέψει τη φυσική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Το Arduino μπορεί να διαβάσει αυτήν την ηλεκτρική ενέργεια ως ηλεκτρικό σήμα χρησιμοποιώντας αναλογικούς πείρους

Digitalηφιακή καρφίτσα

Ο ψηφιακός ακροδέκτης μπορεί να είναι πείρος INPUT και OUTPUT, έτσι όπως ονομάζεται μπορεί να διαβάζει INPUT και να γράφει OUTPUT σε ψηφιακή μορφή. Τα ψηφιακά δεδομένα έχουν τη μορφή HIGH ή LOW όπου το HIGH σημαίνει ON και LOW σημαίνει OFF για παράδειγμα, εάν το led είναι προσαρτημένο στις ψηφιακές ακίδες του Arduino και προγραμματίσετε αυτό το pin να είναι HIGH τελικά το led θα ενεργοποιηθεί και προγραμματίζοντάς το να πάρει LOW το led θα σβήσει.

Καρφίτσες διαμόρφωσης πλάτους παλμού

Ορισμένες από τις ψηφιακές ακίδες στο Arduino έχουν πρόσθετη λειτουργικότητα για την παροχή αναλογικής εξόδου και ονομάζονται ακίδες PWM, η λειτουργία των ακίδων PWM είναι να γράφουν ΕΞΟΔΟΣ σε εύρος επιπέδου μεταξύ Υψηλών και Χαμηλών επιπέδων, ας υποθέσουμε ότι το led είναι συνδεδεμένο με τον ακροδέκτη PWM και θέλετε να ελέγξετε τη φωτεινότητα του led ή ο κινητήρας είναι προσαρτημένος στον πείρο PWM και θέλετε να ελέγξετε την ταχύτητα του κινητήρα μπορείτε να ορίσετε την τιμή από 0-255 για να ελέγξετε τη φωτεινότητα ή την ταχύτητα.

Βήμα 17: Πρόγραμμα αναλαμπής LED Arduino

Κατά την εγκατάσταση του Arduino IDE και του προγράμματος οδήγησης, συνδεθείτε στο πρόγραμμα

Απαιτούνται Arduino για να αναβοσβήνει ένα LED στοιχεία που αναφέρονται παρακάτω

Εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται για το έργο Blink LED

● Arduino Uno

● Καλώδιο USB τύπου A/B

Αντίσταση Oh 220 Ohm

● LED

● Breadboard

Σχηματικός

Συνδέστε τον πείρο του Arduino Uno 5 έως 220 ohm και συνδέστε έναν άλλο πείρο αντίστασης με τον πείρο ανόδου (+) του Led και συνδέστε τον πείρο GND του Arduino Uno με τον πείρο καθόδου (-) των LED.

Πρόγραμμα γραφής για να αναβοσβήνει ένα LED

Βήμα 1. Ανοίξτε το Arduino IDE.

Βήμα 2. Ανοίξτε ένα νέο σκίτσο

Βήμα 3. Αποθηκεύστε το νέο σκίτσο ως LED BLINK PROGRAM και πιέστε το πρόγραμμα

Βήμα 4. Επιλέξτε τον πίνακα κάνοντας κλικ στην επιλογή Εργαλεία-> Πίνακας:-> Arduino Uno

Βήμα 5. Επιλέξτε τη θύρα COM κάνοντας κλικ στην επιλογή Εργαλεία-> Θύρα

Βήμα 6. Κάντε κλικ στο κουμπί Compile

Βήμα 7. Περιμένετε να ολοκληρωθεί η μεταγλώττιση και, στη συνέχεια, κάντε κλικ στο κουμπί Μεταφόρτωση

Θα δείτε το μήνυμα "Ολοκλήρωση μεταφόρτωσης" καθώς βλέπετε αυτό το μήνυμα το led που είναι συνδεδεμένο στην καρφίτσα 5 του Arduino θα φαίνεται να αναβοσβήνει μετά από ένα δευτερόλεπτο.

Βήμα 18: Σειριακή παρακολούθηση

Το Arduino IDE διαθέτει μια δυνατότητα που μπορεί να είναι μια μεγάλη βοήθεια για τον εντοπισμό σφαλμάτων ή τον έλεγχο του Arduino από το πληκτρολόγιο του υπολογιστή σας. Το Serial Monitor είναι ένα ξεχωριστό αναδυόμενο παράθυρο που λειτουργεί ως ξεχωριστό τερματικό που επικοινωνεί με τη λήψη και την αποστολή σειριακών δεδομένων.

Μπορείτε να τροποποιήσετε το πρόγραμμα αναλαμπής led για να δείτε ότι η κατάσταση του LED που συνδέεται στον ακροδέκτη 5 του Arduino είναι είτε Υ HIGHΗΛΗ είτε ΧΑΜΗΛΗ στον υπολογιστή σας χρησιμοποιώντας τη σειριακή οθόνη του Arduino IDE χρησιμοποιώντας τη δυνατότητα σειριακής επικοινωνίας του Arduino, για να το κάνετε αυτό πρώτα πρέπει να ρυθμίσετε το σειριακό Ο ρυθμός baudrate σε 9600 baud ορίζεται απλά ως η ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων από το Arduino στον υπολογιστή ή το αντίστροφο σε bit ανά δευτερόλεπτο, οπότε ο ρυθμός baud στο 9600 είναι σαν η ταχύτητα μετάδοσης να είναι 9600 bit ανά δευτερόλεπτο.

Πρόγραμμα γραφής για να αναβοσβήνει ένα LED

Βήμα 1. Ανοίξτε το Arduino IDE.

Βήμα 2. Ανοίξτε ένα νέο σκίτσο

Βήμα 3. Αποθηκεύστε νέο σκίτσο ως LED BLINK PROGRAM και γράψτε το πρόγραμμα

Βήμα 4. Επιλέξτε τον πίνακα κάνοντας κλικ στην επιλογή Εργαλεία-> Πίνακας:-> Arduino Uno

Βήμα 5. Επιλέξτε τη θύρα COM κάνοντας κλικ στην επιλογή Εργαλεία-> Θύρα

Βήμα 6. Κάντε κλικ στο κουμπί Compile

Βήμα 7. Περιμένετε να ολοκληρωθεί η μεταγλώττιση και, στη συνέχεια, κάντε κλικ στο κουμπί Μεταφόρτωση

Βήμα 8. Ανοίξτε το Serial Monitor πατώντας Ctrl+Shift+m ή κάνοντας κλικ στην επάνω δεξιά γωνία.

Βήμα 9. Ορίστε το ρυθμό Baud της σειριακής οθόνης καθώς το Arduino και ο υπολογιστής πρέπει να έχουν τον ίδιο ρυθμό baud για σειριακή επικοινωνία.

Εδώ θα δείτε μόλις το LED πάρει Υ HIGHΗΛΟ ή ΧΑΜΗΛΟ το μήνυμα εκτυπώνεται σειριακά στην σειριακή οθόνη