תחילת העבודה עם Arduino Uno: שליטה על LED עם כפתור לחיצה

השם Arduino הוא בדרך כלל מילה באז בקרב רוב הסטודנטים לאלקטרוניקה או חובבים כאחד. היכולת שלה לבנות דברים מהר יותר וזול יותר עם תמיכה קהילתית מקוונת מאסיבית הפכה אותה לבחירה אידיאלית עבור אנשים רבים שרק התחילו לעבוד עם אלקטרוניקה או תכנות. בגלל תכנון ופיתוח התכנות החומרה הפשוטה שלה, ייתכן שאנשים ללא כל רקע אלקטרוניקה או מדעי המחשב ילמדו זאת בקלות. אז מה זה בעצם הארדואינו הזה? איך אפשר להתחיל עם זה? מה אתה יכול לעשות איתו כדי לשפר את אורח החיים שלך?

ננסה לענות על כל השאלות הללו במדריך זה, כשאנחנו עוברים. אנו נגדיר את ה- Arduino IDE במחשב / המחשב הנייד שלך ונעלה תוכנת מצמוץ לדוגמא ל- Arduino. לאחר מכן נבנה גם חומרה קטנה באמצעות לוח לחם עם מעגל פשוט המורכב ממתג ו- LED ונתכנת את הארדואינו שלנו לפיו. נשמע מספיק מעניין? !!

מהו בעצם ארדואינו?

לפני שנתחיל ללמוד ארדואינו, ראשית עלינו לדעת במה מדובר. זה חשוב מכיוון שקיימת תפיסה מוטעית נפוצה בקרב אנשים שארדואינו הוא מיקרו-בקר. זה לא נכון, בואו נבהיר כאן שארדואינו אינו מיקרו-בקר. אז מה זה?

Arduino היא פלטפורמת פיתוח קוד פתוח המורכבת מחומרה קלה לשימוש וסביבת תכנות. כאן החומרה הקלה לשימוש מתייחסת ל- Arduino UNO וסביבת התכנות מתייחסת ל- Arduino IDE. ישנם לוחות חומרה רבים מלבד Arduino UNO כמו Arduino Mega, nano, mini וכו '.. אך לצורך הדרכה זו אנו נדבק ב- Arduino UNO בלבד. ה- Arduino IDE היא התוכנה שבעזרתה נתכנת את לוח ה- Arduino UNO.

הגדרת ה- Arduino IDE

השלב הראשון בתהליך שלנו יהיה הגדרת ה- Arduino IDE במחשב הנייד / המחשב האישי שלך. ההוראות שלהלן ישירות למשתמשי Windows בלבד, עבור פלטפורמות אחרות הנוהל כמעט זהה. אם יש לך כמה משתמשי מקינטוש ומשתמשי לינוקס יכולים להשתמש בקישורים המתאימים. וודא גם שיש לך את זכויות הניהול של המחשב להתקנה קלה.

שלב 1: הורד את ה- Arduino IDE מהאתר הרשמי של Arduino, על ידי לחיצה על הקישור למטה

שלב 2: פעולה זו תוריד קובץ exe, שיהיה ה- IDE האחרון של ארדואינו בתקופתך. עד שאני מתעד זאת, הגרסה האחרונה היא Arduino-1.8.5 וגודל הקובץ הוא 90.4MB. יש סיכוי טוב מאוד שהוא עודכן עד שתנסה זאת.

לאחר השלמת ההורדה הפעל את קובץ ה- exe. ייתכן שתתבקש לקבל זכויות מנהל, אם תתבקש לחץ על כן.

שלב 3: לחץ על "אני מסכים" כדי להסכים להסכם הרישיון של ארדואינו.

שלב 4: הבא תחת אפשרויות ההתקנה, ודא שכל תיבות הסימון מסומנות כמוצג למטה ואז לחץ על הבא.

שלב 5: כעת עלינו לבחור את המיקום שבו יש להתקין את ה- IDE. כברירת מחדל, הוא יותקן תחת ספריית קבצי התוכנית בכונן C. מומלץ מאוד להשאיר אותו ככזה וללחוץ על התקן

שלב 5: אתה אמור לראות את IDE מותקן במחשב שלך. המתן עד לסיום סרגל ההתקדמות. המסך יהיה בערך כזה המוצג למטה. לאחר השלמתו יופיע "הושלם" ואז לחץ על כפתור הסגירה.

שלב 6: לאחר סגירת המתקין. עבור לשולחן העבודה שלך ומצא את קובץ ה- exe של Arduino והפעל אותו. זה יציג תווית אתחול ואז יפתח את ה- IDE עם קוד מינימלי מוחלט עליו כמוצג להלן

חיבור לוח הארדואינו למחשב:

לאחר התקנת מחשב ה- Arduino IDE במחשב שלנו, השלב הבא יהיה לחבר את לוח ה- Arduino UNO למחשב שלנו. לשם כך פשוט השתמש בכבל התכנות (צבע כחול) כדי לחבר את לוח ה- Arduino שלך ליציאת ה- USB של המחשב שלך.

כבל תכנות צבע כחול זה כולל שלוש פונקציות המופיעות להלן

1. הוא מספק את הכוח הדרוש להפעלת ארדואינו UNO, כך שתוכל להריץ את הפרויקטים שלך רק באמצעות הפעלה ישירה באמצעות כבל ה- USB.

2. הוא מתכנת את המיקרו-בקר ATmega328 בלוח UNO של Arduino. התוכנית שאתה כותב ב- IDE נשלחת למיקרו-בקר באמצעות כבל זה

3. הוא משמש ככבל תקשורת סדרתי; הוא יכול לדבר עם המחשב באמצעות תקשורת סדרתית המשמש ככלי ניפוי באגים טוב. אתה תבין יותר על זה כשנעמיק לעומק.

לאחר הפעלת הלוח, תוכלו להבחין בנורת LED קטנה הנשארת גבוהה. זה כדי לציין כי הלוח מספק חשמל. אתה צריך גם להבחין בנורית LED נוספת מהבהבת עקב תוכנית ההבהוב המוגדרת כברירת מחדל שכבר הועלתה על ידי הספק ב- UN Arduino שלך.

מכיוון שזו הפעם הראשונה שאתה מחבר את הלוח שלך למחשב, ייתכן שייקח זמן מה עד שהנהגים יתחילו להתקין באופן אוטומטי. בואו לבדוק אם הלוח התגלה בהצלחה על ידי המחשב שלנו. כדי לבצע חיפוש זה אחר " מנהל ההתקנים " במחשב שלך.

לאחר פתיחת מנהל ההתקנים תהיה אפשרות בשם " יציאות (COM & LPT)" לחץ עליה ובדוק אם הלוח מופיע תחת אפשרות זו כמוצג להלן

הערה: שם היציאה ללוח Arduino שלי הופיע בשם Arduino Uno, שם ה- Arduino שלך עשוי להיות שונה בהתאם לספק הלוח. זה יכול להיות CCH450 או משהו כזה אז אל תדאגי לגבי שם הנמל.

אם אינך יכול למצוא את האפשרות שנקראת " יציאות (COM & LPT)" פירוש הדבר שהלוח שלך לא התגלה. במקרה כזה מדובר בבעיית מנהל התקן, לכן עליכם להתקין באופן ידני את מנהלי ההתקנים הנכונים עבור הלוח שלכם.

במקרים מסוימים תוכלו למצוא יותר מיציאת COM אחת המופיעה תחת סעיף היציאות ולא תוכלו לדעת איזו מיועדת ללוח הארדואינו מכיוון שגם השמות יהיו שונים. במקרה כזה פשוט נתק את הלוח והתחבר שוב. בדוק איזו יציאת COM נעלמת ומופיעה שוב, יציאת COM זו היא ה- Arduino UNO שלך.

לאחר שמצאת את יציאת ה- COM הנכונה, רשום את מספר יציאת ה- COM של הלוח שלך. כאן עבור הלוח שלי מספר יציאת ה- COM הוא 13. מספר זה ישתנה בכל פעם שתשנה את יציאת ה- USB שאליה הלוח מחובר.

מעלה את תוכנית ההבהוב

עכשיו, בואו נעלה את התוכנית הראשונה שלנו ללוח Arduino דרך ה- Arduino IDE שהורדנו זה עתה. ה- IDE של Arduino כשהוא מותקן מגיע עם כמה תוכניות לדוגמא שמאוד שימושיות למתחילים. אז בואו נפתח אחת מתוכניות הדוגמה על ידי בחירה בקובץ -> דוגמאות -> יסודות -> מהבהב כמוצג להלן

פעולה זו תפתח את תוכנית Blink; מטרת התוכנית היא למצמץ את הלד בלוח הארדואינו. לאחר פתיחת התוכנית עלינו לבחור את הלוח הנכון. לבחירת הלוח שאנו משתמשים בו בחרו בכלי -> לוחות -> ארדואינו UNO / Genuino כמוצג להלן

לאחר מכן, עלינו לבחור את יציאת ה- COM הנכונה עבור הלוח שלנו. כבר ציינו כי יציאת ה- COM לארדואינו שלי הייתה COM13. זה יכול היה להיות שונה מבחינתך. לבחירת יציאת Com בחר כלים -> יציאה -> COM13

אם הכל נכון, אתה צריך לשים לב ל- Arduino UNO ב- COM 13 כתחתית המסך. לאחר אימות לחיצה על סמל ההעלאה (מודגש בכחול) כדי להעלות את הקוד ללוח כפי שמוצג להלן

לאחר הלחיצה, תבחין " ליקוט סקיצה " ולאחר מכן, אם הקוד מועלה בהצלחה תראה הודעה כמו " העלאה בוצעה " כמוצג להלן

זהו שהעלינו בהצלחה את התוכנית הראשונה ללוח הארדואינו. אבל מה זה? מה עשינו? מה תפוקת התוכנית? כדי לדעת את התשובה לכל השאלות האלה בואו נבנה חומרה קטנה שבאמצעותה נוכל להדליק נורת לד כשלוחצים על כפתור ונכתוב את התוכנית בעצמינו מאפס.

חומרים נדרשים:

החומרים הנדרשים לפרויקט זה הם

• ארדואינו UNO
• כבל תכנות
• לחץ על הכפתור
• נורית LED (בכל צבע)
• נגד 1k
• לוח לחם
• חוטי חיבור

חיבור חומרה:

תרשים החיבור המלא של ההתקנה מוצג להלן. אתה רק צריך לעקוב אחר האיור כדי ליצור את הקשרים ככאלה.

בחומרה שלנו כפתור הלחיצה הוא קלט המחובר לסיכה השנייה של הארדואינו. אם תסתכל מקרוב אתה יכול להבחין שצד אחד של הכפתור מחובר לקרקע והצד השני מחובר לסיכה מספר 2. המשמעות היא שבכל פעם שנלחץ על הכפתור, הסיכה מספר 2 תחובר לקרקע

בהמשך מחברים את ה- LED לסיכה מספר 3 באמצעות נגד של 1k. שוב סיכת הקתודה של הוביל (הסיכה המקוצרת) מחוברת לקרקע וסיכת האנודה (הסיכה הארוכה יותר) מחוברת לסיכה 3 דרך נגד. נגד זה נקרא נגד מגביל זרם מכיוון שהוא מגביל את כמות הזרם הזורמת דרך ה- LED. אם זרם זה אינו מוגבל זרם עודף יזרום דרך ה- LED ויפגע בו לצמיתות.

תכנות את Arduino שלך:

עכשיו שהחומרה שלנו מוכנה נוכל להתחיל לתכנת את לוח ה- Arduino UNO שלנו. התוכנית המלאה של ארדואינו תינתן בסוף עמוד זה, בהמשך להלן אנו עוברים אותם שורה אחר שורה.

לכל תוכנית Arduino צריכות להיות שתי פונקציות לפי חובה. שתי פונקציות אלה התקנת חלל () ו לולאת חלל (), הם נקראים את המינימום. כל מה שאנחנו כותבים בתוך הגדרת הריק () יבוצע פעם אחת וכל מה שאנחנו כותבים בתוך לולאת הריק יבוצע שוב ושוב. שתי הפונקציות מוצגות למטה, זה מה שאתה מקבל כשתבחר קובץ -> חדש .

בטל התקנה () { // שים את קוד ההתקנה שלך כאן, כדי להפעיל פעם אחת: } לולאה בטל () { // שים את הקוד הראשי שלך כאן, כדי להפעיל שוב ושוב: }

נתחיל לכתוב תוכנית לפונקציה setup () . בדרך כלל הצהרות הסיכות יבוצעו בתוך פונקציית setup () . בחומרה שלנו עלינו להכריז שסיכה 2 היא סיכת כניסה וסיכה 3 היא סיכת יציאה. ניתן לעשות זאת על ידי השורות הבאות

pinMode (2, INPUT); pinMode (3, OUTPUT);

אבל יש לנו שינוי קטן כאן, מכיוון שהסיכה 2 משמשת כ- INPUT לעולם אסור להשאיר אותה צפה. כלומר סיכת קלט צריכה להיות מחוברת תמיד ל + 5 V או לקרקע. במקרה שלנו הקלט יתחבר לקרקע רק אם נלחץ על הכפתור ואם לא נלחץ על הכפתור הוא יישאר צף. כדי להימנע מכך אנו משתמשים במשהו שנקרא נגד משיכה פנימי. נגד זה קיים בתוך מיקרו-בקרת ATmega 328 ואינך יכול לראותו. כדי להשתמש בנגד זה עלינו לכתוב שורה על ארדואינו IDE.

קו זה יחבר את מספר הסיכות 2 + 5V דרך נגד ובכך יעבור לו גבוה כאשר הוא לא מחובר לקרקע. לכן אנו משנים את מילת המפתח INPUT כ- INPUT_PULLUP כפי שמוצג להלן

pinMode (2, INPUT_PULLUP);

כעת לאחר שסיימנו עם פונקציית setup (), נעבור לפונקציית loop (). כאן עלינו לבדוק אם סיכה 2 מקורקעת (LOW) ואם היא מקורקעת עלינו לגרום ל LED לזרוח על ידי הפיכתו ל- pin3 HIGH. אם לא מקורקע (אחרת) עלינו לשמור על כיבוי הנורית על ידי הפיכת סיכה 3 כ LOW. הבה נניח את המילים האלה בתכנית כמו

אם (digitalRead (2) == LOW) { digitalWrite (3, HIGH); } אחר { digitalWrite (3, LOW); }

כאן המונח digitalRead () משמש לקריאת המצב של סיכת INPUT. אם הסיכה מחוברת לקרקע היא תחזיר LOW ואם הסיכה מחובר ל + 5 V היא תחזיר HIGH.

באופן דומה, המונח digitalWrite () משמש להגדרת סטטוס של סיכה OUTPUT. אם נגדיר את הסיכה כ HIGH היא תספק + 5V כפלט ואם נקבע את הסיכה כ LOW היא תספק 0V כפלט.

אז עבור התוכנית שלנו, כשאנחנו לוחצים על כפתור סיכה 2 תהיה מקורקעת (LOW), אז אנחנו עושים סיכה 3 לפלט + 5V (HIGH). זה + 5V יספיק להפעלת הנורית. אם תנאי זה לא מתקיים אז סיכה 3 תעשה 0V (LOW) אשר בסופו של דבר יכבה את הנורית.

זה התוכנית שלנו הושלמה, תן לנו להעלות את הקוד ללוח Arduino שלנו, בדיוק כמו איך שהעלינו את קוד ההבהוב לעיל.

אימות התפוקה שלנו:

לאחר שהעלינו את הקוד בהצלחה ללוח Arduino הגיע הזמן לאמת את פלט התוכנית שלנו. חיבור החומרה של ה- Arduino שלי מוצג להלן, כדי לאמת את הפלט כל שעלינו לעשות הוא ללחוץ על כפתור הלחיצה ולבדוק אם נורית הנורית דולקת. ואז כשאנחנו משחררים אותו ה- LED אמור לכבות.

אם יש לך בעיה להשיג עבודה זו, תוכל לתדרך את הבעיה שלך בסעיף ההערות לעזרה. לחלופין, תוכלו גם להשתמש בפורומים לעזרה טכנית. מקווה שהבנתם את ההדרכה וביצעתם את התינוק הראשון שלכם עם ארדואינו, ברגע שתרגישו בנוח עם הבסיס הזה תוכלו לצלול עמוק כדי לחקור את ארדואינו הרבה יותר.

לאחר שתדע את היסודות של Arduino תוכל לנסות לממשק את הרכיבים הבסיסיים כמו 16x2 LCD, מנוע DC, מנוע סרוו, לוח מקשים וכו '.

בדוק גם את כל ההדרכות והפרויקטים שלנו בארדואינו.