Βασικό σεμινάριο Arduino για αρχάριους: 6 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

1. Τι είναι το Arduino;

Το Arduino είναι μια πλατφόρμα για ενσωματωμένα συστήματα, που βασίζεται κυρίως σε μικροελεγκτές 8 bit από την οικογένεια AVR. Η εξαίρεση είναι το Arduino Due, το οποίο χρησιμοποιεί πυρήνα ARM Cortex 32-bit. Με άλλα λόγια, είναι μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος με μικροελεγκτή και τις εξόδους της ικανές να λειτουργούν εξωτερικές συσκευές, π.χ. αισθητήρες, ελεγκτές κινητήρα, οθόνες κ.λπ.

Οι περισσότερες εκδόσεις του Arduino δεν απαιτούν εξωτερικό προγραμματιστή. Το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να συνδεθείτε στον υπολογιστή σας με ένα καλώδιο miniUSB-USB.

Ένα από τα πλεονεκτήματα της πλατφόρμας είναι το δικό της δωρεάν περιβάλλον με αναρίθμητες βιβλιοθήκες, παραδείγματα, σεμινάρια για το χειρισμό διαφόρων τύπων εξωτερικών συσκευών.

2. Για ποιον απευθύνεται η πλατφόρμα;

Το Arduino προορίζεται τόσο για αρχάριους όσο και για προχωρημένους ηλεκτρονικούς προγραμματιστές.

Το άτομο που ξεκινά την περιπέτεια με αυτόν τον τύπο συστήματος θα εξοικονομήσει πολύ χρόνο και νεύρα κατά τη διαμόρφωση προγραμματιστών, τον έλεγχο συνδέσεων και την εγκατάσταση προγραμμάτων οδήγησης. Είναι γνωστό ότι είναι καλύτερο να μάθουμε από παραδείγματα. Για το Arduino, υπάρχουν πολλά από αυτά στον ιστότοπο του έργου και σε ολόκληρο το Διαδίκτυο.

Σε πιο προχωρημένους χρήστες θα αρέσουν πολλές βιβλιοθήκες, και οι δύο προεπιλεγμένες (συμπεριλαμβανομένων: EEPROM, Ethernet, Display, Servo, SPI, TWI, WiFi), καθώς και αρχεία που διατίθενται από παραγωγούς ηλεκτρονικών μονάδων (π.χ. ο προμηθευτής μας - Pololu).

Παράδειγμα:

Η υποστήριξη για τη δημοφιλή οθόνη LCD 16x2 συνοψίζεται σε μερικές απλές γραμμές κώδικα:

LiquidCrystal LCD (12, 11, 5, 4, 3, 2); // αύξηση των δυνητικών πελατών

lcd.αρχή (16, 2); // Καθορίστε τον τύπο εμφάνισης 16 στηλών, 2 γραμμές

lcd.print ("Hello World"); // Παρέχετε κείμενο προς εμφάνιση

Ο πλήρης κωδικός που εμφανίζει τις λέξεις "Hello World" και το διάγραμμα σύνδεσης της οθόνης μπορείτε να βρείτε στη διεύθυνση: Arduino.cc.

3. Ποια έκδοση να επιλέξετε;

Η επιλογή της έκδοσης εξαρτάται από την προβλεπόμενη χρήση της μονάδας. Στο κατάστημά μας διατίθενται:

Βήμα 1: Arduino Uno R3

Arduino Uno R3

Η πιο απλή έκδοση της ενότητας. Στο πιάτο θα βρείτε:

· Μικροελεγκτής Atmega328 (32kB Flash, SRAM 2kB, ταχύτητα ρολογιού 16MHz)

· 14 ψηφιακές εισόδους / εξόδους - στις οποίες, για παράδειγμα, μπορούν να συνδεθούν LED, κουμπιά, οθόνες κ.λπ.

· 6 έξοδοι PWM - για παράδειγμα για τον έλεγχο της ταχύτητας περιστροφής των κινητήρων, ρύθμιση της θέσης σερβομηχανισμού

· 6 αναλογικές είσοδοι - επιτρέπουν τη λειτουργία όλων των ειδών αισθητήρων, μετατροπέων με αναλογική έξοδο

Διεπαφές επικοινωνίας:

· UART - ένας από τους ευκολότερους τρόπους ανταλλαγής δεδομένων με υπολογιστή

· I2C / TWI - υποστήριξη για αισθητήρες, κυκλώματα χρόνου

· SPI - επικοινωνία με γρήγορους μετατροπείς ή εξωτερικές μνήμες

Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος:

· USB ή εξωτερική πηγή (π.χ. προσαρμογέας AC)

Το Arduino Uno είναι μια καλή επιλογή για σχετικά απλά, μικρά έργα. Μπορείτε να το εφαρμόσετε με επιτυχία, για παράδειγμα, έλεγχος κινητήρα, ελεγκτής φωτισμού με διεπαφή χρήστη, οθόνη LCD. Η ενότητα συνιστάται επίσης σε χρήστες που εισέρχονται στον κόσμο των μικροελεγκτών και των ενσωματωμένων συστημάτων.

Βήμα 2: Arduino Leonardo

Arduino Leonardo

· Μια άλλη έκδοση, στην οποία μπορούμε να βρούμε:

· Μικροελεγκτής ATmega32u4 (Flash 32kB, 2.5kB SRAM, ταχύτητα ρολογιού 16MHz)

· 20 ψηφιακές εισόδους / εξόδους - στις οποίες, για παράδειγμα, μπορούν να συνδεθούν LED, κουμπιά, οθόνες κ.λπ.

· 7 έξοδοι PWM

· 12 αναλογικές εισόδους - δύο φορές περισσότερες από την έκδοση Uno, σημαίνει τη δυνατότητα σύνδεσης περισσότερων αισθητήρων με αναλογική έξοδο

Διεπαφές επικοινωνίας:

· UART - ένας από τους ευκολότερους τρόπους ανταλλαγής δεδομένων με υπολογιστή

· I2C / TWI - υποστήριξη για αισθητήρες, κυκλώματα χρόνου

· SPI - επικοινωνία με γρήγορους μετατροπείς ή εξωτερικές μνήμες

· USB - σας επιτρέπει να συνδέσετε δημοφιλείς συσκευές υπολογιστή

· Τροφοδοσία: USB ή εξωτερική πηγή (π.χ. προσαρμογέας AC)

Εάν το έργο μας είναι να χρησιμοποιήσουμε μια συσκευή που συνδέεται μέσω διεπαφής USB, το Arduino Leonardo θα είναι η τέλεια επιλογή. Το σύστημα διαθέτει ενσωματωμένο χειριστήριο USB, το οποίο το διακρίνει από τα άλλα.

Ο παραγωγός παρέχει επίσης εκδόσεις με "χαμηλού προφίλ". Ο πίνακας δεν έχει συνδετήρες, ο χρήστης μπορεί να τους κολλήσει κατά την κρίση του. Όλα τα στοιχεία βρίσκονται σε περιβλήματα με συγκόλληση επιφάνειας. Η επιλογή είναι χρήσιμη όταν το έργο μας πρέπει να αναπαραχθεί σε ένα μικρό χώρο.

Βήμα 3: Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560

Έκδοση σχεδιασμένη για την υλοποίηση εκτενέστερων έργων. Διαθέτει έως και 54 ψηφιακές εισόδους / εξόδους, περισσότερη μνήμη και περισσότερες διεπαφές επικοινωνίας από το Arduino UNO και το Leonardo. Η πλάκα περιέχει: ATmega2560 από την οικογένεια AVR (Flash 256kB, SRAM 8kB, EEPROM 4kb ταχύτητα ρολογιού 16MHz) 54 ψηφιακές εισόδους / εξόδους γενικής χρήσης 14 εξόδους PWM16 αναλογικές εισόδους - Διεπαφές επικοινωνίας: 4 xUART - ένας από τους ευκολότερους τρόπους ανταλλαγής δεδομένων με PCI2C / TWI - υποστήριξη για αισθητήρες, κυκλώματα χρόνου SPI - επικοινωνία με γρήγορους μετατροπείς ή εξωτερικές μνήμες Τροφοδοσία: USB ή εξωτερική πηγή (π.χ. προσαρμογέας AC) Η μονάδα είναι ακριβότερη από τις προηγούμενες εκδόσεις, αλλά έχει περισσότερες επιλογές. Ο μικροελεγκτής Atmega2560 διαθέτει πλούσια περιφέρεια και μεγάλη ποσότητα μνήμης. Flash 256kB - σας επιτρέπει να υποστηρίξετε εκτεταμένο κώδικα, 4kB EEPROMU για εγγραφή πολλών δεδομένων.

Βήμα 4: Arduino Mega ADK

Arduino Mega ADK

Εκτός από τα πλεονεκτήματα του Arduino Mega, το ADK έχει επίσης τη δυνατότητα σύνδεσης στο σύστημα Android μέσω διεπαφής USB που ελέγχεται από το τσιπ MAX34210. Η προδιαγραφή της ενότητας είναι παρόμοια με το Arduino Mega:

· ATmega2560 από την οικογένεια AVR (Flash 256kB, SRAM 8kB, EEPROM 4kb ταχύτητα ρολογιού 16MHz)

· 54 ψηφιακές εισόδους / εξόδους γενικής χρήσης

· 14 έξοδοι PWM

· 16 αναλογικές εισόδους

Διεπαφές επικοινωνίας:

· 4 xUART - ένας από τους ευκολότερους τρόπους ανταλλαγής δεδομένων με υπολογιστή

· I2C / TWI - υποστήριξη για αισθητήρες, κυκλώματα χρόνου

· SPI - επικοινωνία με γρήγορους μετατροπείς ή εξωτερικές μνήμες

· Τροφοδοσία: USB ή εξωτερική πηγή (π.χ. προσαρμογέας AC)

Η έκδοση ADK έχει σχεδιαστεί για έργα που χρησιμοποιούν επικοινωνίες με Android. Ο ενσωματωμένος ελεγκτής USB σάς επιτρέπει επίσης να συνδέσετε μια κάμερα, χειριστήριο παιχνιδιών ή ελεγκτή κίνησης.

Βήμα 5: Arduino Leonardo Ethernet

Arduino Leonardo Ethernet

Το κύριο πλεονέκτημα της μονάδας είναι η εύκολη σύνδεση της στο δίκτυο. Η μονάδα διαθέτει πρίζα δικτύου με ελεγκτή Ethernet. Υπάρχει επίσης μια υποδοχή κάρτας μνήμης microSD στον πίνακα. Προδιαγραφές παρόμοιες με το Arduino Leonardo:

· Μικροελεγκτής Atmega32u4 (Flash 32kB, SRAM 2,5kB, · Ταχύτητα ρολογιού 16MHz)

· 20 ψηφιακές εισόδους / εξόδους - στις οποίες, για παράδειγμα, μπορούν να συνδεθούν LED, κουμπιά, οθόνες κ.λπ.

· 7 έξοδοι PWM - για παράδειγμα για τον έλεγχο της ταχύτητας περιστροφής των κινητήρων, ρύθμιση της θέσης σερβομηχανισμού

· 12 αναλογικές είσοδοι - επιτρέπουν τη λειτουργία όλων των ειδών αισθητήρων, μετατροπέων με αναλογική έξοδο

Διεπαφές επικοινωνίας:

· UART - ένας από τους ευκολότερους τρόπους ανταλλαγής δεδομένων με υπολογιστή

· I2C / TWI - υποστήριξη για αισθητήρες, κυκλώματα χρόνου

· SPI - επικοινωνία με γρήγορους μετατροπείς ή εξωτερικές μνήμες

· Ισχύς: εξωτερική πηγή (π.χ. προσαρμογέας AC)

Η έκδοση Ethernet έχει σχεδιαστεί για έργα που απαιτούν σύνδεση στο δίκτυο. Η ευκολία είναι επίσης μια ενσωματωμένη υποδοχή κάρτας microSD, στην οποία μπορούν να αποθηκευτούν περισσότερα δεδομένα από ό, τι στη μνήμη του ίδιου του μικροελεγκτή.

Βήμα 6: Arduino Due

Arduino Due

Χάρη στο Arduino Due, ο χρήστης μπορεί να δημιουργήσει συστήματα χρησιμοποιώντας τον μικροελεγκτή ARM 32-bit Cortex M3 που βασίζεται σε βιβλιοθήκες Arduino. Η προδιαγραφή έχει ως εξής:

· Τάση τροφοδοσίας: 7V έως 12V (συνιστάται), 6V-20V (μέγιστο)

· Mikrokontroler: AT91 SAM3X8E, rdzeń 32-bit ARM Cortex M3

· Η μέγιστη συχνότητα ρολογιού: 84MHz

· Μνήμη SRAM: 96 kB Μνήμη flash: 512 kB

· Καρφίτσες I / O: 54

· Κανάλια PWM: 12

· Αριθμός αναλογικών εισόδων: 12 (κανάλια μετατροπέα A / D)

· Μετατροπέας D / A (ψηφιακός-αναλογικός)

· Ελεγκτής DMA

· Σειριακές διεπαφές: UART, SPI, I2C, CAN, USB

· Debugger JTAG

Ο πίνακας είναι αφιερωμένος σε χρήστες που θέλουν να εξοικειωθούν με τις τελευταίες λύσεις στον κόσμο των μικροελεγκτών. Έχει σίγουρα περισσότερες δυνατότητες από εκδόσεις που βασίζονται σε AVR, πλούσια περιφερειακά κυκλώματα, συμπεριλαμβανομένου του ψηφιακού σε αναλογικό μετατροπέα.

Εκτός από τα παραπάνω, το Arduino παρέχει επίσης:

Arduino Zero M0 Pro - 32 bit Cortex M0 - Atmel ATSAMD21G18 μονάδα μικροελεγκτή 32 bit εξοπλισμένη με πυρήνα ARM Cortex M -0. Διαθέτει μνήμη Flash 256 KB, 32 KB RAM, 14 ψηφιακά I / O, 12 κανάλια PWM, 6 αναλογικές εισόδους και μία έξοδο και δημοφιλείς διεπαφές επικοινωνίας. Η μονάδα λειτουργεί με 3,3 V.

Arduino Yún - WiFi - Σύνδεση Arduino και σύστημα Linux. Η ενότητα που βασίζεται στο σύστημα ATmega32u4 που χρησιμοποιείται στο Leonardo σας επιτρέπει να προγραμματίζετε και να ελέγχετε ασύρματα τη συσκευή μέσω του δικτύου WiFi και της κατάλληλης βιβλιοθήκης. Υπάρχει επίσης μια έκδοση Arduino Yun PoE - τροφοδοτείται από δίκτυο Ethernet.

Το Arduino Micro - μια μικρογραφία ενότητας βασισμένη στο Arduino Leonardo, χαρακτηρίζεται από μικρό μέγεθος. Διαθέτει μικροελεγκτή AVR Atmega32U4. Εξοπλισμένο με 20 ψηφιακές I / O και δημοφιλείς διεπαφές επικοινωνίας.

4. Παραδείγματα χρήσης

- Arduino και προσανατολισμός σε τρισδιάστατο χώρο.

Ένα παράδειγμα χρήσης γυροσκοπίου, επιταχυνσιόμετρου και μαγνητόμετρου 3 αξόνων (σύστημα MinImu9) για προσανατολισμό σε τρισδιάστατο χώρο.

- Οθόνη Arduino και LCD.

Υποστήριξη οθόνης LCD με ελεγκτή HD44780 χρησιμοποιώντας τη μονάδα Arduino.

- Έλεγχος κινητήρα DC χρησιμοποιώντας την πλατφόρμα Arduino.

Παράδειγμα μονάδων χειρισμού (γέφυρες Η) που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της κατεύθυνσης και της ταχύτητας των κινητήρων DC.

- Σύνδεση σε δίκτυο Ethernet

Σύνδεση Arduino με μονάδα Ethernet ENC28J60.