آموزش اولیه آردوینو برای مبتدیان: 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

1. آردوینو چیست؟

آردوینو پلتفرمی برای سیستم های جاسازی شده است که بیشتر بر اساس میکروکنترلرهای 8 بیتی از خانواده AVR است. استثنا Arduino Due است که از هسته 32 بیتی ARM Cortex استفاده می کند. به عبارت دیگر ، یک برد مدار چاپی با میکروکنترلر است و خروجی های آن قادر به کار با دستگاه های خارجی است ، مانند سنسورها ، کنترل کننده های موتور ، نمایشگرها و غیره. به لطف اتصالات goldpin ، ماژول ها را می توان با استفاده از کابل های اتصال عمومی در دسترس عموم قرار داد.

اکثر نسخه های آردوینو به هیچ برنامه نویس خارجی نیاز ندارند. تنها کاری که باید انجام دهید این است که با کابل miniUSB-USB به رایانه خود متصل شوید.

یکی از مزایای این پلتفرم ، محیط رایگان آن با کتابخانه های بی شمار ، نمونه ها ، آموزش هایی برای مدیریت انواع مختلف دستگاه های خارجی است.

2. بستر برای چه کسانی است؟

Arduino برای برنامه نویسان الکترونیکی مبتدی و پیشرفته در نظر گرفته شده است.

شخصی که ماجراجویی را با این نوع سیستم آغاز می کند ، هنگام تنظیم برنامه نویسان ، بررسی اتصالات و نصب درایورها ، زمان و اعصاب زیادی را ذخیره می کند. به خوبی شناخته شده است که بهتر است از مثالها درس بگیرید. برای آردوینو ، بسیاری از آنها در وب سایت پروژه و در کل اینترنت وجود دارد.

کاربران پیشرفته تر کتابخانه های متعددی را دوست دارند ، هر دو کتابخانه های پیش فرض (از جمله: EEPROM ، Ethernet ، Display ، Servo ، SPI ، TWI ، WiFi) ، و همچنین فایل هایی که توسط تولید کنندگان ماژول های الکترونیکی در دسترس هستند (به عنوان مثال تامین کننده ما - Pololu).

مثال:

پشتیبانی از صفحه نمایش LCD محبوب 16x2 به چند خط کد ساده خلاصه می شود:

LCD مایع LiquidCrystal (12 ، 11 ، 5 ، 4 ، 3 ، 2) ؛ // افزایش سرنخ ها

lcd.begin (16 ، 2) ؛ // نوع صفحه نمایش 16 ستونی ، 2 خط را مشخص کنید

lcd.print ("سلام جهان") ؛ // ارائه متن برای نمایش

کد کامل نمایش کلمات "سلام جهان" و نمودار اتصال صفحه نمایش را می توانید در آدرس: Arduino.cc پیدا کنید.

3. کدام نسخه را انتخاب کنید؟

انتخاب نسخه بستگی به استفاده مورد نظر ماژول دارد. در فروشگاه ما موجود است:

مرحله 1: Arduino Uno R3

آردوینو Uno R3

ساده ترین نسخه ماژول. روی بشقاب خواهید دید:

· میکروکنترلر Atmega328 (فلش 32 کیلوبایت ، SRAM 2 کیلوبایت ، سرعت کلاک 16 مگاهرتز)

· 14 ورودی / خروجی دیجیتال - که به عنوان مثال می توان LED ها ، دکمه ها ، نمایشگرها و غیره را به آنها متصل کرد.

· 6 خروجی PWM - برای مثال برای کنترل سرعت چرخش موتورها ، تنظیم موقعیت سروو

· 6 ورودی آنالوگ - امکان کار با انواع سنسورها ، مبدل ها با خروجی آنالوگ

رابط های ارتباطی:

· UART - یکی از ساده ترین روشهای تبادل داده با رایانه شخصی

· I2C / TWI - پشتیبانی از حسگرها ، مدارات زمان

· SPI - ارتباط با مبدل های سریع یا حافظه های خارجی

منبع تغذیه:

· USB یا منبع خارجی (به عنوان مثال آداپتور AC)

Arduino Uno برای پروژه های نسبتاً ساده و کوچک انتخاب خوبی است. می توانید آن را با موفقیت اجرا کنید ، به عنوان مثال ، کنترل موتور ، کنترل کننده روشنایی با رابط کاربری ، صفحه نمایش LCD. این ماژول همچنین به کاربرانی که وارد دنیای میکروکنترلرها و سیستم های تعبیه شده می شوند توصیه می شود.

مرحله 2: آردوینو لئوناردو

آردوینو لئوناردو

· نسخه دیگری ، که در آن می توانیم پیدا کنیم:

· میکروکنترلر ATmega32u4 (32 کیلوبایت فلش ، 2.5 کیلوبایت SRAM ، سرعت کلاک 16 مگاهرتز)

· 20 ورودی / خروجی دیجیتال - که به عنوان مثال می توان LED ها ، دکمه ها ، نمایشگرها و غیره را به آنها متصل کرد.

· 7 خروجی PWM

· 12 ورودی آنالوگ - دو برابر بیشتر از نسخه Uno ، به معنی امکان اتصال سنسورهای بیشتر با خروجی آنالوگ است

رابط های ارتباطی:

· UART - یکی از ساده ترین روشهای تبادل داده با رایانه شخصی

· I2C / TWI - پشتیبانی از حسگرها ، مدارات زمان

· SPI - ارتباط با مبدل های سریع یا حافظه های خارجی

· USB - به شما امکان می دهد دستگاه های رایانه ای رایج را متصل کنید

· منبع تغذیه: USB یا منبع خارجی (به عنوان مثال آداپتور AC)

اگر پروژه ما استفاده از دستگاهی است که از طریق رابط USB متصل می شود ، Arduino Leonardo بهترین انتخاب خواهد بود. این سیستم دارای یک کنترل کننده USB یکپارچه است که آن را از سایر دستگاه ها متمایز می کند.

تهیه کننده همچنین نسخه هایی با "مشخصات پایین" ارائه می دهد. این برد هیچ کانکتوری ندارد ، کاربر می تواند آنها را به دلخواه خود لحیم کند. همه عناصر در محفظه های لحیم کاری سطحی قرار دارند. این گزینه زمانی مفید است که پروژه ما مجبور به تولید مجدد در یک فضای کوچک شود.

مرحله 3: آردوینو مگا 2560

آردوینو مگا 2560

نسخه طراحی شده برای اجرای پروژه های گسترده تر. دارای 54 ورودی / خروجی دیجیتالی ، حافظه بیشتر و رابط های ارتباطی بیشتری نسبت به Arduino UNO و Leonardo است. صفحه شامل: ATmega2560 از خانواده AVR (فلش 256kB ، SRAM 8kB ، EEPROM 4kb سرعت کلاک 16 مگاهرتز) 54 ورودی / خروجی دیجیتالی عمومی 14 خروجی PWM 16 ورودی آنالوگ - رابط های ارتباطی: 4 xUART - یکی از ساده ترین روشهای تبادل داده با PCI2C / TWI - پشتیبانی از حسگرها ، مدارات زمانی SPI - ارتباط با مبدل های سریع یا حافظه های خارجی منبع تغذیه: USB یا منبع خارجی (به عنوان مثال آداپتور AC) ماژول گران تر از نسخه های قبلی است ، اما گزینه های بیشتری دارد. میکروکنترلر Atmega2560 دارای محیط پیرامون غنی و حافظه زیادی است. فلش 256 کیلوبایت - به شما امکان می دهد از کد گسترده ، 4 کیلوبایت EEPROMU برای نوشتن داده های زیاد پشتیبانی کنید.

مرحله 4: Arduino Mega ADK

آردوینو مگا ADK

علاوه بر مزایای Arduino Mega ، ADK همچنین قابلیت اتصال به سیستم Android را از طریق رابط USB کنترل شده توسط تراشه MAX34210 دارد. مشخصات ماژول مشابه Arduino Mega است:

· ATmega2560 از خانواده AVR (فلش 256kB ، SRAM 8kB ، EEPROM 4kb سرعت کلاک 16 مگاهرتز)

· 54 ورودی / خروجی دیجیتال عمومی

· 14 خروجی PWM

· 16 ورودی آنالوگ

رابط های ارتباطی:

· 4 xUART - یکی از ساده ترین راه ها برای تبادل داده با رایانه شخصی

· I2C / TWI - پشتیبانی از حسگرها ، مدارات زمان

· SPI - ارتباط با مبدل های سریع یا حافظه های خارجی

· منبع تغذیه: USB یا منبع خارجی (به عنوان مثال آداپتور AC)

نسخه ADK برای پروژه هایی با استفاده از ارتباط با Android طراحی شده است. کنترلر USB داخلی همچنین به شما امکان می دهد دوربین ، کنترل بازی یا کنترل حرکت را متصل کنید.

مرحله 5: آردوینو لئوناردو اترنت

آردوینو لئوناردو اترنت

مزیت اصلی ماژول اتصال آسان آن به شبکه است. این ماژول دارای یک سوکت شبکه با کنترلر اترنت است. همچنین یک اسلات کارت حافظه microSD روی برد وجود دارد. مشخصات مشابه آردوینو لئوناردو:

· میکروکنترلر Atmega32u4 (32 کیلوبایت فلش ، 2.5 کیلوبایت SRAM ،

· سرعت کلاک 16 مگاهرتز)

· 20 ورودی / خروجی دیجیتال - که به عنوان مثال می توان LED ها ، دکمه ها ، نمایشگرها و غیره را به آنها متصل کرد.

· 7 خروجی PWM - برای مثال برای کنترل سرعت چرخش موتورها ، تنظیم موقعیت سروو

· 12 ورودی آنالوگ - امکان کار با انواع سنسورها ، مبدل ها با خروجی آنالوگ

رابط های ارتباطی:

· UART - یکی از ساده ترین روشهای تبادل داده با رایانه شخصی

· I2C / TWI - پشتیبانی از حسگرها ، مدارات زمان

· SPI - ارتباط با مبدل های سریع یا حافظه های خارجی

· قدرت: منبع خارجی (به عنوان مثال آداپتور AC)

نسخه اترنت برای پروژه هایی طراحی شده است که نیاز به اتصال به شبکه دارند. راحتی نیز یک اسلات کارت microSD یکپارچه است که می توان اطلاعات بیشتری را در آن نسبت به حافظه خود میکروکنترلر ذخیره کرد.

مرحله 6: Arduino due

آردوینو دوئه

با تشکر از Arduino Due ، کاربر می تواند با استفاده از میکروکنترلر ARM 32-bit Cortex M3 سیستم هایی را بر اساس کتابخانه های Arduino ایجاد کند. مشخصات به شرح زیر است:

· ولتاژ منبع تغذیه: 7V تا 12V (توصیه می شود) ، 6V-20V (حداکثر)

· میکروکنترلر: AT91 SAM3X8E ، rdzeń 32-bit ARM Cortex M3

· حداکثر فرکانس ساعت: 84 مگاهرتز

· حافظه SRAM: 96 کیلوبایت حافظه فلش: 512 کیلوبایت

· پین های ورودی / خروجی: 54

· کانال های PWM: 12

· تعداد ورودی های آنالوگ: 12 (کانال مبدل A / D)

· مبدل D / A (دیجیتال آنالوگ)

· کنترل کننده DMA

· رابط های سریال: UART ، SPI ، I2C ، CAN ، USB

· اشکال زدایی JTAG

این صفحه به کاربرانی اختصاص داده شده است که می خواهند با جدیدترین راه حل های دنیای میکروکنترلرها آشنا شوند. قطعاً دارای قابلیت های بیشتری نسبت به نسخه های مبتنی بر AVR ، مدارهای جانبی غنی ، از جمله مبدل دیجیتال به آنالوگ است.

علاوه بر موارد فوق ، آردوینو موارد زیر را نیز ارائه می دهد.

Arduino Zero M0 Pro - 32 bit Cortex M0 - ماژول میکروکنترلر Atmel ATSAMD21G18 32 بیتی مجهز به هسته ARM Cortex M -0. این دستگاه دارای 256 کیلوبایت حافظه فلش ، 32 کیلوبایت RAM ، 14 ورودی / خروجی دیجیتال ، 12 کانال PWM ، 6 ورودی آنالوگ و یک خروجی و رابط های ارتباطی محبوب است. ماژول با 3.3 ولت کار می کند.

Arduino Yún - WiFi - اتصال Arduino و سیستم لینوکس. ماژول مبتنی بر سیستم ATmega32u4 مورد استفاده در لئوناردو به شما امکان می دهد دستگاه را از طریق شبکه WiFi و کتابخانه مناسب به صورت بی سیم برنامه ریزی و کنترل کنید. همچنین یک نسخه Arduino Yun PoE وجود دارد که از شبکه اترنت تغذیه می کند.

Arduino Micro - یک ماژول مینیاتوری بر اساس Arduino Leonardo ، با اندازه کوچک مشخص می شود. دارای میکروکنترلر AVR Atmega32U4. مجهز به 20 رابط ورودی / خروجی دیجیتال و رابط های ارتباطی محبوب.

4. نمونه های استفاده

- آردوینو و جهت گیری در فضای سه بعدی.

نمونه ای از استفاده از ژیروسکوپ 3 محوره ، شتاب سنج و مغناطیس سنج (سیستم MinImu9) برای جهت گیری در فضای سه بعدی.

- صفحه نمایش آردوینو و LCD

پشتیبانی از صفحه نمایش LCD با کنترل HD44780 با استفاده از ماژول آردوینو.

- کنترل موتور DC با استفاده از پلت فرم آردوینو.

نمونه ای از ماژول های حمل و نقل (H-bridges) که برای کنترل جهت و سرعت موتورهای DC استفاده می شود.

- اتصال به شبکه اترنت

اتصال آردوینو با ماژول اترنت ENC28J60.