Початок роботи arduino

Arduino - це відкрита платформа прототипирования, яка навіть перевершує за популярністю Raspberry Pi. Всього було продано понад три мільйони пристроїв, і це тільки оригінальних, не враховуючи велику кількість клонів і копій.

На відміну від Rapberry Pi, Arduino це не мікрокомп`ютер і на нього неможливо встановити операційну систему. Arduino - це мікроконтролер. В одній з попередніх статей ми розглядали як почати працювати з Raspberry Pi. в цій же статті ми розберемо початок роботи Arduino, а також що ви можете зробити за допомогою цього пристрою.

Що таке Arduino?

Як я вже сказав, Arduino - це мікроконтролер, для того щоб бути мікрокомп`ютером йому не вистачає багатьох компонентів. Він дуже простий і гнучкий, тому підходить для розробки різних проектів.

Arduino сприймає навколишнє середовище за допомогою різних кнопок, датчиків і інших сенсорів. Також можна впливати на оточення шляхом контролю світлодіодів, моторів, сервоприводів і реле. Проекти Arduino можуть залишатися автономними або взаємодіяти з програмним забезпеченням, встановленим на комп`ютері. Вони можуть взаємодіяти з іншими Arduino, Raspberry Pi, NodeMCU і будь-якими іншими пристроями.

Мікроконтролер Arduino дуже сильно спрощує процес створення проекту, навіть якщо ви раніше не робили нічого в сфері програмованої електроніки. У мережі є тисячі посібників серед яких ви зможете знайти те, що потрібно.

На додаток до простоти Arduino, ця плата стоїть досить дешево і має відкритий вихідний код. Найпопулярніша модель arduino для початківців - Arduino Uno, основна на мікроконтролері ATMEGA 16U2 від фірми Atmel. Є багато різних моделей, які відрізняються розміром, потужністю, специфікаціями та іншими параметрами.

Схеми публікуються під ліцензією Creative Commons, тому досвідчені електронщики і виробники можуть робити свої версії Arduino, це призводить до дуже низької вартості розповсюдження пристроїв.

Що можна зробити c Arduino?

На основі Arduino можна створити величезну кількість речей. На їх основі створюються 3D принтери, квадрокоптера, безпілотники, моделі транспорту і багато іншого. Arduino може отримувати дані від різних аналогових датчиків, а значить, на його основі дуже зручно робити різні сенсорні прилади.

характеристики Arduino

Як я вже говорив, існує безліч типів плат Arduino, але найпопулярніша з них - це Arduino Uno, саме на ній ми зупинимося в цій статті. Ось її характеристики:

Процесор: ATmega16U2 16 МГц;
Флеш пам`ять: 32 Кб;
Оперативна пам`ять 2 Кб;
Робоча напруга: 5 Вольт;
Вхідна напруга: 7-12 Вольт;
Кількість аналогових входів: 6;
Кількість цифрових входів / виходів: 14;
Кількість виходів ШІМ: 6.

Специфікації можуть здатися незначними в порівнянні з характеристиками ПК, але пам`ятайте, що Arduino - це всього лише мікроконтролер, призначений для обробки набагато меншої кількості інформації, ніж комп`ютер. Таких характеристик цілком достатньо для багатьох проектів електроніки. Ще одна відмінна особливість Arduino - це можливість використовувати плати розширень. Наприклад, ви можете навіть додати екран.

Що нам знадобиться?

Перед тим як говорити про те, як користуватися arduino, ми розглянемо які компоненти будуть використовуватися в цьому керівництві. Пристроїв зі списку повинно бути достатньо, щоб освоїти основи роботи з Arduino і зрозуміти робити інші проекти:

Плата Arduino Uno;
Кабель USB AB;
Макетна плата;
фоторезистор;
П`езо-динамік;
Резистор на 220 ом;
Резистор на 1000 ом;
Резистор на 10 000 ом;
кнопка;
Провід;

Якщо у вас немає резистора з потрібним опором, бажано брати схожі зі значеннями якомога ближче. Розглянемо детальніше деякі з компонентів.

Макетна плата - використовується для створення прототипів електронних схем і забезпечує тимчасове з`єднання компонентів разом. Фактично це блок пластика з отворами, в які можуть бути вставлені дроти. Отвори розташовані в рядах і групах. Тут не використовується пайка, тому вам буде дуже просто змінити схему. Вона дуже корисна для бажаючих освоїти Arduino для початківців.

світлодіоди - це дуже дешеве джерело світла, причому досить яскравого. Їх можна придбати за досить низькою ціною або знайти в старому обладнанні.

фоторезистор - дозволяє Arduino реагувати на зміну освітлення. Ви можете використовувати його, наприклад, щоб включити комп`ютер коли зійде сонце.

кнопка - звичайний перемикач, який дозволяє замкнути ланцюг. Зазвичай кнопка натиснута, тільки тоді, коли ваш палець її тримає, як тільки ви відпустите палець, кнопка повернеться в початкове положення.

Пьезодінамік - невеликий, але дуже дешевий динамік, який дуже просто програмувати. Звук від нього дуже поганий, але для невеликих проектів цього достатньо.

резистор - цей елемент обмежує потік електроенергії. Він дуже дешевий і використовується найчастіше в аматорських і професійних схем. Призначення - захист компонентів від перевантаження, також захищають від короткого замикання.

Провід - використовуються для з`єднання різних компонентів за допомогою друкованої плати.

Початок роботи c Arduino

Перед початком роботи з Arduino необхідно з`єднати пристрій з вашим комп`ютером. Це дозволяє писати код і відразу виконувати його в Arduino. Ви можете завантажити середу розробки на офіційному сайті. Вибирайте файл для своєї операційної системи. У Windows вас чекає звичний установник, потім програма буде готова до роботи. У Linux все трохи складніше. Розглянемо процес на прикладі Ubuntu. Ви переконаєтеся, що використання Arduino дуже просто.

Спочатку необхідно встановити бібліотеки gcc-avr і avr-libc:

$ Sudo apt install openjdk-6-jre

Потім розпакуйте завантажений архів і перейдіть в папку з файлами:

$ Cd arduino-1.0.1

Для запуску середовища залишилося виконати:

$ ./arduino

Незалежно від того, яку операційну систему ви використовуєте, все це буде точно працювати з оригінальною платою. Якщо ви придбали клон, то, швидше за все, вам потрібні ще й драйвера.

Тепер, коли середовище встановлена, потрібно перевірити як все працює. Найпростіший спосіб зробити це - використовувати додаток приклад Blink.

У середовищі розробки Arduino відкрийте меню "File" gt; "Examples" gt; "1.Basics" gt; "Blink". Це приклад мерехтить діодом, розташованим на платі. Після цього ви повинні побачити код програми:

Щоб завантажити програму на ваш пристрій виберіть в меню "Tools" -gt; "Board" версію вашої плати, наприклад, Arduino Uno:

Потім, в меню "Tools" -gt; "Serial Port" виберіть свій пристрій. У Windows воно буде виглядати, наприклад, COM3, на Mac або Linux - /dev/tty.usbmodem або щось подібне.

Далі, натисніть кнопку "Upload" в лівому верхньому кутку вашої середовища. Зачекайте кілька секунд і ви побачите, що RX і TX світлодіоди на платі блимають. Якщо завантаження пройшла успішно, то ви побачите повідомлення "Done uploading".

Потім ви побачите, що діод на платі мерехтить. Далі поговоримо про підключення світлодіода arduino.

мерехтіння світлодіода

Ми змусили мерехтіти світлодіод на платі Arduino. Тепер давайте змусимо блимати зовнішній світлодіод. Ось схема:

Підключіть довгу ніжку світлодіода (позитивну, анод) до резистору 220 Ом, а потім до цифрового контакту 7. Коротку ніжку (негативну, катод) до землі, будь-якого порту Arduino, позначеному GND. Це дуже простий ланцюг. Тепер зробимо щоб світлодіод вмикається і вимикається. Резистор необхідний для захисту від занадто великого струму, інакше плата згорить.

Ось необхідний код:

// put your setup code here, to run once:
pinMode (7, OUTPUT) - // configure the pin as an output
}

void loop () {
// put your main code here, to run repeatedly:
digitalWrite (7, HIGH) - // включити LED
delay (1000) - // wait 1 second
digitalWrite (7, LOW) - // вимкнути LED
delay (1000) - // wait one second
}

Метод setup запускається завжди, коли включається Arduino. Тут ми налаштовуємо основні змінні. Метод pinMode встановлює режим OUTPUT для сьомого контакту. Він буде використовуватися в якості висновку. Без цього рядка Arduino НЕ буде знати що з ним робити.

Метод loop буде виконуватися знову і знову, поки Arduino звучати одну. Це дуже добре працює для простих проектів. У методі digitalWrite ми передаємо параметр HIGH щоб включити світлодіод і LOW через 1 секунду для відключення. Як тільки цей код буде завершено, Arduino запустить його спочатку. Ви можете поекспериментувати і змінити час між включенням і відключенням.

Додавання кнопки

Світлодіод працює, а тепер давайте додамо на схему кнопку.

Кнопка повинна розташовуватися в середині макета. З`єднайте верхню праву ногу з Pin 4, нижню праву - з резистором на 10 000 Ом і GND. Нижню ліву ногу з`єднайте з харчуванням 5V.

Ви можете здивуватися, навіщо кнопці резистор? Він тут виконує два завдання. Резистор пов`язує кнопку з GND або по нашому - нулем, це гарантує, що не буде помилкових спрацьовувань. Друга мета - обмеження струму. Без нього 5V буде без обмежень протікати до GND, трапиться коротке замикання і плата згорить.

Коли кнопка не було натиснуто струм не йде. Коли ми натискаємо кнопку, струм від контакту 5V йде до GND. Цифровий контакт Pin4 може виявити цю зміну. Ось код:

boolean buttonOn = false- // кнопка не було натиснуто

void setup () {
pinMode (7, OUTPUT) - // контакт світлодіода
pinMode (4, INPUT) - // Контакт кнопки
}

void loop () {
if (digitalRead (4)) {
delay (25);
if (digitalRead (4)) {
// Якщо кнопка натиснута протягом 25 мілісекунд:
if (buttonOn)
// міняємо стан кнопки
buttonOn = false;
else
buttonOn = true;
delay (500) - // чекаємо пів секунди
}
}
if (buttonOn)
digitalWrite (7, LOW) - // вимикаємо
else
digitalWrite (7, HIGH) - // включаємо
}

В результаті світлодіод буде працювати тільки поки ви тримаєте кнопку. Для отримання даних про стан кнопки використовується метод directRead. Ми перевіряємо її стан, потім чекаємо секунд і знову перевіряємо її стан, щоб переконатися, що кнопка натиснута. Якщо вона натиснута, то міняємо стан прапора buttonOn.

Додаємо датчик світла

Далі, давайте використаємо датчик світла, щоб заміряти рівень освітленості і передати дані про це на комп`ютер. Ось схема:

Оскільки датчик світла вже сам по собі є резистором, то не має значення його полярність. Один контакт підключіть до 5V через резистор 10 000 Ом, а інший до GND. Також підключіть цей контакт до аналогового виходу 0. Аналоговий вхід потрібно використовувати бо LDR - аналоговий датчик і для його читання потрібна спеціальна схема. код:

void setup () {
pinMode (9, OUTPUT) - // настройка PIN 9 в якості висновку
}

void loop () {
tone (9, 1000 чоловік) - // включаємо звук
delay (1000) - // чекаємо секунду
noTone (9) - // вимикаємо
delay (1000) - // чекаємо секунду
}

У метод tone потрібно передати цифровий контакт, в нашому випадку - 9 і частоту звуку, який ми будемо генерувати. Спробуйте змінити код, щоб отримати іншу частоту.

висновки

От і все. Ми розглянули основні можливості та початок роботи Arduino Uno. Сподіваюся, ви побачили що створювати прості електронні проекти дуже легко, а використання arduino дуже цікаво. Як тільки трохи розберетеся, ви зможете створювати набагато більш складні проекти. А ви вже використовували Arduino? Або тільки плануєте? Які проекти вже робили? Напишіть в коментарях!

Поділися в соціальних мережах:

Схожі