شروع کار با آردوینو: آنچه باید بدانید: 4 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

من سالهاست که با آردوینو و الکترونیک کار می کنم و هنوز در حال یادگیری هستم. در این جهان در حال گسترش روزافزون کنترل کننده های کوچک ، به راحتی می توانید گم شوید و برای پیدا کردن اطلاعات حلقه هایی دور خود بچرخانید.

در این دستورالعمل ، من به شما نشان خواهم داد:

آردوینو چیست و چه کار می کند.

با آردوینو از کجا شروع کنیم

نحوه یافتن منابع مفید

اینها همه چیزهایی است که من از طریق تجربه آموخته ام و روشهای امتحان شده ای برای موفقیت هستند. من انکار نمی کنم که احتمالاً صدها آموزش مختلف برای شروع با آردوینو وجود دارد ، اما اینها مواردی است که در روزهای اولیه من بسیار مفید بود. بنابراین ما را دنبال کنید و اجازه دهید دنیای شگفت انگیز آردوینو را کاوش کنیم.

لطفا توجه داشته باشید: برخی از تصاویر موجود در این دستورالعمل اسکرین شات هستند. تصاویری که آنها در اختیار دارند متعلق به صاحبان مربوطه است و ممکن است مشمول حق چاپ باشند. من آنها را در اینجا به عنوان لوازم جانبی گردآوری کرده ام تا مطابق با دکترین استفاده منصفانه ، به توسعه کتابچه راهنمای من به عنوان یک منبع آموزشی غیر انتفاعی کمک کند.

مرحله 1: آردوینو: چیست و چه کاربردی دارد؟

آردوینو یک پلت فرم الکترونیکی منبع باز است که برای سازندگان طراحی شده و بر اساس سخت افزارهای ساده و با کاربری آسان طراحی شده است و طیف وسیعی از حسگرها ، دستکاری کننده ها و نمایشگرها قابل تعویض هستند. این واژه ، به معنای وسیع تر ، عموماً برای اشاره به حوزه وسیعی از میکروکنترلرها که در اطراف ریزتراشه های Atmel قرار دارند ، به کار می رود.

از نظر عامیانه ، آنها مانند کامپیوترهای ساده و مینیاتوری هستند. همانطور که ممکن است تصور کنید ، این یک میدان بزرگ و همیشه در حال گسترش است که دارای صدها تنوع میکروکنترلر ، تنظیمات و تجهیزات حسگر است. در اینجا ، من آن را به اصول اولیه محدود کرده ام.

در این دستورالعمل ، من بیش از 3 مورد از رایج ترین بردهای آردوینو (که مورد علاقه من نیز هستند) را مرور می کنم:

Uno ،

نانو ،

و مگا

من همچنین از IDE (برنامه ای که برای کدگذاری آردوینو استفاده می کنیم) ، سپرها و حسگرها استفاده می کنم.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد تابلوهای خاص ، به مرحله "منابع" مراجعه کنید

اصطلاحات و تعاریف مفید:

میکروکنترلر: هر مدار قابل برنامه ریزی بر اساس یک کد حلقه ای از شرایط و تأخیرها. نباید با یک پردازنده میکرو اشتباه گرفت ، که یا به خود تراشه کنترل اشاره دارد یا یک برد بسیار پیچیده تر مانند RaspberryPi.

برد: سخت افزاری که آردوینو بر اساس آن است ، معمولاً برای اشاره به خود میکروکنترلر استفاده می شود ("برد Arduino Uno")

Shield: افزونه ای از یک برد ، معمولاً طوری طراحی می شود که کاملاً روی پیکربندی پین از قبل موجود باشد ، که طرح را افزایش می دهد و عملکردهایی را که قبلاً تعبیه نشده اند به صفحه اصلی اضافه می کند (به عنوان مثال سپر موتور امکان کنترل موتورها ، سپر اترنت را می دهد) قابلیت استفاده از عملکردهای اینترنت ، سپر بلوتوث اتصال بلوتوث و غیره را اضافه می کند)

IDE (به طور خاص ، Arduino IDE): نرم افزاری که بیشتر برای نوشتن و بارگذاری کد روی برد Arduino استفاده می شود. همچنین امکان استفاده از آن برای سایر بردهای غیرآردوینویی مانند RaspberryPi وجود دارد.

کتابخانه: افزودن کد به عنوان یک فایل جداگانه ، برای افزودن توابع اضافی و امکان سازگاری با سپرها و اجزا بدون نیاز به دانستن توابع و الگوریتم های بسیار طولانی و پیچیده استفاده می شود.

سنسور: هر چیزی که بتواند ورودی فیزیکی را گرفته و به سیگنال الکتریکی منتقل کند

The Uno:

Arduino Uno تا به امروز نمادین ترین و احتمالاً محبوب ترین برد Arduino است که می توانید تهیه کنید. دارای 14 پین ورودی/خروجی دیجیتال است که می تواند بین روشن و خاموش بودن متفاوت باشد ، 6 مورد از آنها می توانند از PWM استفاده کنند ، یا مدولاسیون عرض پالس ، که با روشن و خاموش کردن پین به سرعت ولتاژ خروجی را تغییر می دهد (پالس ' ') در فواصل مختلف ("عرض") تا خروجی بیشتر یا پایین تر شود ("مدولاسیون"). همچنین دارای 6 پین ورودی آنالوگ است. همه پین ها می توانند به عنوان ورودی یا خروجی مورد استفاده قرار گیرند و برخی از پین ها هنگام استفاده از سپرها و کتابخانه های خاص عملکردهای خاصی دارند.

واقعیت سرگرم کننده: Arduino Uno قدرت پردازش بیشتری نسبت به رایانه های اندازه اتاق دارد که برای ماموریت های اولیه آپولو در ماه استفاده می شود و در دست شما قرار می گیرد!

بیشتر سپرها در اطراف Arduino Uno ساخته شده و ساخته شده اند ، و این به طور کلی بهترین تخته برای شروع به عنوان مبتدی محسوب می شود. و کاملا موافقم Uno ممکن است همه کاره نباشد ، اما مطمئناً راه اندازی و استفاده از آن آسان ترین است و اکثر پروژه ها و آموزش های Arduino با Uno شروع می شوند.

نانو:

این مورد ، همانطور که از نامش پیداست ، یک تخته کوچکتر است. حافظه کمتری نسبت به Uno دارد ، اما در غیر این صورت بیشتر عملکردهای مشابه را در یک بسته بسیار کوچکتر به اشتراک می گذارد. ایده پشت نانو مدارهای پوشیدنی و مینیاتوری برای استفاده در فضاهای تنگ یا پروژه های حساس به وزن ، مانند هواپیماهای بدون سرنشین است. این پین به دلیل اندازه کوچکتر دارای تعداد کمی پین است ، اما از Uno ارزان تر است و مکانهای بیشتری را در بر می گیرد.

مگا:

باز هم ، نام همه چیز را نشان می دهد. این برد بلندتر از Uno است و در مجموع 54 پین ورودی/خروجی دیجیتال دارد که 15 مورد از آنها دارای قابلیت PWM و 16 پین ورودی آنالوگ است. این تخته برای پروژه های بزرگتر ، بهتر و بزرگتر است. و بله ، من عمداً خودم را تکرار کردم. این برد بسیار بزرگ است و با اکثر سپرهای مشابه Uno سازگار است ، زیرا دارای پیکربندی اولیه پین اولیه است. همچنین دارای حافظه افزایش یافته است ، بنابراین می تواند برنامه های بزرگتر را به راحتی اجرا کند.

IDE:

Arduino IDE یک پلتفرم نسبتاً ساده است تا جایی که می توان از برنامه نویسی استفاده کرد. برای بردهای Arduino ، از زبان برنامه نویسی خود استفاده می کند ، اما دارای بسیاری از ویژگی های مشابه زبان های برنامه نویسی محبوب مانند جاوا و C. منحنی یادگیری بسیار ملایم است و صدها نمونه آنلاین و حتی نرم افزاری وجود دارد که شما را از جنبه های خاصی از کد راهنمایی می کند. من از 13 سالگی از این استفاده می کنم و هنوز نیمی از همه چیز را نمی دانم ، بنابراین نگران نباشید ، برای استفاده از آردوینو نیازی نیست که یک آس باشید.

سپرها:

از سپرهای مختلف متفاوت استفاده می شود. به طور مشخص. و همچنین مجموعه های متفاوتی از کد مورد نیاز برای اجرای آنها را دارند. اما هنوز بیش از حد تهویه نکنید ، من کارم تمام نشده است. برای اکثر سپرهایی که می توانید در حال حاضر خریداری کنید ، یک کد نمونه داخلی موجود در IDE یا یک آموزش آنلاین بسیار خوب وجود دارد. تنها کاری که باید انجام دهید این است که آن را پیدا کنید. برای نحوه انجام این کار به "منابع" مراجعه کنید.

سنسورها:

مشابه Shields ، سنسورها ، دستکاری کننده ها و نمایشگرهای مختلف دارای کدهای متفاوتی هستند. همین فرایند برای یافتن مثال ها نیز صدق می کند.

بنابراین ، اکنون که کمی بیشتر در مورد آردوینو می دانید ، بیایید به سراغ مکان شروع از کجا برویم.

مرحله 2: چگونه و از کجا با آردوینو شروع کنیم

همانطور که در آخرین مرحله اشاره کردم ، میکروکنترلرهای آردوینو طیف وسیعی از بردها و تجهیزات مختلف را پوشش می دهند. در این مرحله ، من نکاتی را به شما ارائه می دهم که از کجا شروع کنید و چه چیزی را ابتدا بدست آورید.

احتمالاً مفیدترین توصیه ای که می توانم به شما بدهم این است: ساده شروع کنید. یادگیری استفاده از آردوینو فرآیندی است که به زمان نیاز دارد و اگر سعی کنید بیش از حد یکجا انجام دهید ، فقط ناامید خواهید شد. سرگرمی خود را در آردوینو با چشمک زدن LED شروع کردم. و آیا می دانید که من از همه کارهایی که از آردوینو برای آنها استفاده می کنم ، بهترین کار را انجام می دهم؟ LED های چشمک زن. بنابراین واقعاً ، هرگونه آرزوی شما برای استفاده از آردوینو وجود دارد ، من به طور جدی توصیه می کنم ابتدا Blink و Fade را در Arduino IDE امتحان کنید و قبل از هر چیز پیچیده با آنها بازی کنید.

از کجا شروع کنیم:

این را از خود بپرسید: می خواهید از آردوینو برای چه کاری استفاده کنید؟ این س determineال تعیین می کند که قبل از تهیه اولین برد خود ، باید در یک برد آردوینو به دنبال چه چیزی باشید.

اگر واقعاً نمی دانید یا فقط چیزی ساده مانند یک ربات کوچک در ذهن دارید ، Uno را توصیه می کنم. اگر می خواهید مدارهای پوشیدنی یا مینیاتوری بسازید ، من نانو (بسته به پیچیدگی کاری که می خواهید انجام دهید) میکرو را پیشنهاد می کنم. اگر می خواهید پروژه بزرگی مانند چاپگر سه بعدی ، ربات بزرگ یا شبکه حسگر داشته باشید ، من مگا را پیشنهاد می کنم. اگر پردازش سنگین و جمع آوری داده ها پروژه مورد نظر شما است ، Zero یا due ایده خوبی خواهد بود. و اگر می خواهید یک رابط کامپیوتر ، یعنی صفحه کلید ، جوی استیک یا موس سفارشی داشته باشید ، لئوناردو برای شما مناسب است. و لیست به همین جا ختم نمی شود. تعداد فزاینده ای از برد های آردوینو وجود دارد و مواردی که در اینجا ذکر کردم فقط اصول اولیه هستند. تخته هایی مانند Yún یا Tian وجود دارد که می توانند لینوکس را اجرا کنند و اساساً مانند نسخه های کوچک کامپیوترهای تمام عیار عمل می کنند و تنوع زیادی در سایر تابلوهایی که ذکر کرده ام وجود دارد که ویژگی ها و تخصص های مختلفی را برای طیف خاصی از پروژه ها.

برای اطلاعات بیشتر در مورد تابلوهای خاص و لیست کامل تابلوها ، به مرحله بعدی من ، "منابع" مراجعه کنید.

ابتدا چه چیزی بدست آورید:

با گرفتن خود تخته شروع کنید. و وقتی برچسب های قیمتی را در سایت رسمی آردوینو مشاهده می کنید ، وحشت نکنید. در حالی که صادقانه می توانم بگویم نام تجاری آردوینو Arduinos از کیفیت بسیار بالاتری برخوردار است و تضمین می شود که در وضعیت کار قرار دارد ، من واقعاً دوست ندارم این همه پول صرف صرف یک مورد کنم. به آمازون بروید و آنها نسخه های شبیه سازی شده آردوینو را دریافت کرده اند ، که واقعاً همان چیزی هستند که توسط شرکت های مختلف ساخته شده اند ، با کمتر از نصف قیمت. یا می توانم همان برد و یک قطعه قطعه را تهیه کنم ، با همان قیمت می توانم یک آردوینو واقعی تهیه کنم. با این حال ، اگر پولی برای خرج کردن دارید ، از افراد رسمی آردوینو خرید کنید ، زیرا آنها کسانی هستند که بیشتر کنترلرهای کوچک جدید را توسعه داده و از نرم افزار مورد استفاده برای کدگذاری آنها پشتیبانی می کنند. انتخاب واقعاً با شماست.

اگر قصد خرید Uno یا Mega را دارید ، من به طور جدی توصیه می کنم یک استارت استارت تهیه کنید. من در مرحله بعدی لیستی از پیوندهای چند پیوند مختلف را تهیه کرده ام. کیت های شروع کننده نه تنها با خود آردوینو ، بلکه مجموعه ای از حسگرها و اجزای مفید ، از جمله بهترین دوست هر سازنده مدار ، شامل یک تخته نان خواهد بود. و بهترین قسمت؟ کیت های استارت در واقع ارزانتر از خرید تمام اجزاء جداگانه است. به مقدار زیاد. به عنوان مثال ، پروژه ای که ساخت آن حدود 100 یورو برای من هزینه داشت ، فقط 50 یورو هزینه داشت زیرا من تعدادی کیت شروع خوب پیدا کردم ، و سپس توانستم سه پروژه دیگر با اجزای باقی مانده بسازم.

اگر Uno یا Mega دریافت نمی کنید ، من هنوز یک کیت راه انداز را پیشنهاد می کنم که فقط دارای سنسورها و اجزای اضافی است و نه برد آردوینو. به هر حال ، این چیزی است که باید مراقب آن باشید. هنگام خرید یک کیت استارت ، مطمئن شوید که در واقع تمام اجزای موجود در تصاویر را شامل می شود ، زیرا برخی می گویند "برای آردوینو" و Uno را نشان می دهند ، اما در واقع با آن همراه نیستند. معمولاً لیستی از قطعات وجود دارد که در آن می توانید محتویات کیت را تأیید کنید.

هنگامی که یک آردوینو دارید ، گام بعدی این است که IDE را بارگیری کرده و چند آموزش خوب پیدا کنید. در مرحله بعدی من بخوانید تا بهترین مکانها را برای تهیه این موارد پیدا کنید.

مرحله 3: منابع

در این مرحله ، من به برخی از منابع بسیار مفید برای همه DIYer هایی که از آردوینو استفاده می کنند ، و همچنین نحوه پیدا کردن موارد بیشتر اشاره می کنم. من همچنین لیستی از مکان های مناسب برای خرید محصولات آردوینو و چند کیت استارت مورد علاقه خود را اضافه خواهم کرد.

IDE:

IDE در همه پروژه های آردوینو مرکزی است. خوشبختانه ، بارگیری آن نیز رایگان است ، اگرچه در صورت تمایل می توانید به افرادی که آن را نوشته اند کمک مالی کنید. همه نسخه های آن را می توانید از طریق این پیوند پیدا کنید. همچنین یک مرجع مفید در اینجا موجود است.

کتابخانه ها:

Arduino IDE دارای تعدادی کتابخانه برای کارکردهای گسترده است ، اما من می بینم که من همیشه چند جزء دارم که مستقیماً پشتیبانی نمی شوند. هنگامی که این اتفاق می افتد ، من معمولاً م componentلفه را با عبارتهای جستجو "کتابخانه آردوینو" در کنار آن در گوگل جستجو می کنم تا پیدا کنم کدام کتابخانه محبوب ترین (و بنابراین احتمالاً مفیدترین) است. راه دیگر پیدا کردن آنها از طریق وب سایت Arduino ، Arduino.cc است. با این حال ، بهترین مکان برای مثال برای کدها و کتابخانه ها Github.com است. این بچه ها در مورد کتابخانه ها ، کد منبع ، تغییرات در IDE یا هر چیز دیگری که مربوط به نرم افزار باشد ، همه چیز دارند.

تخته ها:

برای آگاهی از اکثر تابلوهای آردوینو و محبوب ترین سپرها ، این صفحه منبعی برای شماست که پیوندهایی به همه مشخصات ، شماتیک و توضیحات مربوط به هر یک از اجزای آردوینو دارد.

کد و مرجع:

برای اطلاع از اینکه هر خط کد چه کاری انجام می دهد و چگونه از آن استفاده می شود ، قسمت مرجع وب سایت آردوینو محل مناسبی است. تنها محدودیت این است که هیچ یک از عملکردهای ویژه کتابخانه هایی که توسط آردوینو ساخته نشده اند را شامل نمی شود.

آموزش ها و راهنمایی ها:

برای آموزشهای مربوط به آردوینو ، صفحه آموزشها مکان خوبی برای شروع است. برای آموزش ها و پروژه های عمیق تر ، https://learn.adafruit.com/ و https://create.arduino.cc/projecthub مکانهای خوبی برای مشاهده هستند ، علاوه بر اینجا در دستورالعمل ها.

برای راهنمایی اعضای مجرب جامعه ، انجمن رسمی آردوینو احتمالاً بهترین مکان برای رفتن است.

یافتن منابع بیشتر:

در بسیاری از مواقع ، بهترین کاری که می توانید انجام دهید این است که گوگل آنچه را که بدنبال آن هستید جستجو کنید. هرچند گاهی اوقات اطلاعات ممکن است گریزان باشند. در این موارد ، من خودم را در مورد پروژه ها و آموزش ها ، و انجمن Arduino ، به دنبال منابع برای منابع خوب می دانم. اگر چیزی پیدا نکردم ، فقط وارد انجمن می شوم و می پرسم ، زیرا بهتر است شرط ببندید که با وجود هزاران نفری که در انجمن حضور دارند ، کسی می داند چگونه به شما کمک کند.

کیت های شروع کننده:

در اینجا برخی از کیت های مورد علاقه من است که به مبتدیان یادگیری آردوینو توصیه می کنم. آنها همه اجزای مورد نیاز برای یادگیری اصول اولیه (و برخی از پیچیدگی ها) برنامه نویسی و مدار را دارند.

بهترین قیمت ، بالاترین کیفیت کیت هایی که تا به حال پیدا کرده ام ، با بیشترین پشتیبانی و بهترین خدمات مشتری ، توسط شرکتی به نام Elegoo به فروش می رسد. اگرچه آنها کیت های خود را از طریق آمازون نیز به فروش می رسانند ، اما من وب سایت رسمی را پیوند داده ام زیرا توضیحات بهتری از اجزای گنجانده شده در کیت ها دارد. هرچند آنها تخته یا کیت های آردوینو رسمی نیستند ، بنابراین به خاطر داشته باشید که هنگام خرید آنها از سایت آردوینو پشتیبانی نمی کنید.

اگر پولی برای خرج کردن دارید ، من واقعاً پیشنهاد می کنم کیت شروع کننده Arduino/Genuino را تهیه کنید. این برنامه بهترین راهنما و مستندات را برای مبتدیان از هر کیت موجود در بازار دارد و پروژه ها نیز بسیار عالی هستند.

بهترین مکان ، به غیر از آمازون ، برای دریافت سنسورها ، سپرها و موارد دیگر ، فروشگاه Adafruit است. آنها دارای بالاترین کیفیت هستند و هر جزء دارای مستندات آنلاین آنلاین است که به راحتی در دسترس است.

لطفاً توجه داشته باشید که اینها نظرات و توصیه های من است ، با واقعیت اشتباه نکنید. هر خریدی که انجام دهید به انتخاب خود شماست ، و من پیشنهاد می کنم قبل از خرید یک کیت تحقیق کنید.

مرحله 4: پایان نامه

بنابراین ، اکنون می توانید با جسارت به دنیای میکروکنترلرها و آردوینو بروید و با اطمینان خاطر بدانید که منابع شما در کجا قرار دارند ، درصورتی که مشکل در برخورد باشد. در بالا مجموعه ای از تصاویر پروژه های مختلف وجود دارد که من در Instructables با آردوینو انجام داده ام ، فقط برای این که طعم امکانات بی نهایت را به شما نشان دهم و امیدوارم به شما انگیزه دهد تا کاری عالی انجام دهید.

اگر تا به حال در مورد آردوینو س haveالی دارید ، با خیال راحت از من بپرسید ، اما به خاطر داشته باشید که انجمن آردوینو مکان بسیار بهتری برای پرسیدن خواهد بود و تقریباً تضمین می شود که آنها به شما کمک کنند. من همه چیز را نمی دانم ، بنابراین هر چیزی که می گویم را بدیهی نگیرید ، اگر می خواهید با اطمینان بدانید خودتان آن را جستجو کنید.

لطفاً اگر این را دوست داشتید یا هنگام خواندن این مطلب چیزی آموختید ، رای دهید!

مانند همیشه ، این پروژه های Dangerously Explosive ، مأموریت مادام العمر او ، "ساختن جسورانه آنچه می خواهید بسازید ، و بیشتر!"

شما می توانید بقیه پروژه های من را در اینجا پیدا کنید.