Данная статья поможет вам начать работу с Arduino и включает в себя описание различных типов Arduino, как загрузить среду разработки программного обеспечения Arduino, и описывает различные платы и принадлежности, доступные для Arduino, и которые понадобятся вам для разработки проектов на Arduino.
Arduino - это одноплатный контроллер с открытыми исходными кодами, который можно использовать в множестве различных приложений. Это возможно самый простой и самый дешевый вариант из микроконтроллеров для любителей, студентов и профессионалов для разработки проектов на основе микроконтроллеров. Платы Arduino используют либо микроконтроллер Atmel AVR, либо микроконтроллер Atmel ARM, и в некоторых версия имеет интерфейс USB. Они также имеют шесть или более выводов аналоговых входов и четырнадцать или более выводов цифровых входов/выходов (I/O), которые используются для подключения к микроконтроллеру датчиков, приводов и других периферийных схем. Цена на платы Arduino в зависимости от набора функций составляет от шести до сорока долларов.
Типы плат Arduino
Существует множество различных типов плат Arduino, как показано в списке ниже, каждая из которых обладает собственным набором функций. Они отличаются по скорости обработки, памяти, портам ввода/вывода и подключению, но основная составляющая их функционала остается неизменной.
- Arduino Robot
- Arduino Ethernet
На разнообразие плат Arduino и их технические описания можно посмотреть в подразделе « » раздела «Купить » данного сайта.
Программное обеспечение (IDE)
Программное обеспечение, используемое для программирования Arduino, представляет собой интегрированную среду разработки Arduino IDE. IDE представляет собой Java приложение, которое работает на множестве различных платформ, включая системы PC, Mac и Linux. Она разработана для начинающих, которые не знакомы с программированием. Она включает в себя редактор, компилятор и загрузчик. Также в IDE включены библиотеки кода для использования периферии, например, последовательных портов и различных типов дисплеев. Программы для Arduino называются «скетчами», и они написаны на языке, очень похожем на C или C++.
Большинство плат Arduino подключаются к компьютеру с помощью USB кабеля. Это соединение позволяет загружать скетчи на вашу плату Arduino, а также обеспечивает плату питанием.
USB кабель для Arduino
Программирование
Программирование Arduino легко: сначала вы используете редактор кода IDE для написания программы, а затем компилируете и загружаете её одним кликом.
Программа для Arduino включает в себя две основные функции:
- setup()
- loop()
Вы можете использовать функцию setup() для инициализации настроек платы. Эта функция выполняется только один раз, при включении платы.
Функция loop() выполняется после завершения функции setup() , и в отличие от функции setup() она работает постоянно.
Функции программ
Ниже приведен список наиболее часто используемых функции при программировании Arduino:
- pinMode - устанавливает вывод в режим входа или выхода;
- analogRead - считывает аналоговое напряжение на аналоговом входном выводе;
- analogWrite - записывает аналоговое напряжение в аналоговый выходной вывод;
- digitalRead - считывает значение цифрового входного вывода;
- digitalWrite - задает значение цифрового выходного вывода в высокий или низкий уровень;
- Serial.print - пишет данные в последовательный порт в виде удобочитаемого текста ASCII.
Библиотеки Arduino
Библиотеки Arduino представляют собой коллекции функций, которые позволят вам управлять устройствами. Вот некоторые из наиболее широко используемых библиотек:
- EEPROM - чтение и запись в «постоянно» хранилище;
- Ethernet - для подключения к интернету, используя плату Arduino Ethernet Shield;
- Firmata - для связи с приложениями на компьютере, используя стандартный последовательный протокол;
- GSM - для подключения к сети GSM/GRPS с помощью платы GSM;
- LiquidCrystal - для управления жидкокристаллическими дисплеями (LCD);
- SD - для чтения и записи SD карт;
- Servo - для управления сервоприводами;
- SPI - для связи с устройствами, используя шину SPI;
- SoftwareSerial - для последовательной связи через любые цифровые выводы;
- Stepper - для управления шаговыми двигателями;
- TFT - для отрисовки текста, изображений и фигур Arduino TFT экранах;
- WiFi - для подключения к интернету, используя плату Arduino WiFi shield;
- Wire - двухпроводный интерфейс (TWI/I2C) для передачи и приема данных через сеть устройств или датчиков.
Этапы настройки Arduino
Внимание: возможно, вам понадобится установить драйвера, если ваша система не обнаружит Arduino.
Сегодня речь пойдет об использовании SD и micro SD карт в Arduino. Мы разберемся как можно подключить SD карты к Ардуино, как записывать и считывать информацию. Использование дополнительной памяти может быть очень полезно во многих проектах. Если вы не знаете что такое SPI, I2C и аналоговые выводы, то советую вам посмотреть прошлые уроки и разобраться с этими интерфейсами связи Ардуино.
В этом уроке мы поговорим о беспроводной связи между двумя платами Arduino. Это может быть очень полезно для передачи команд с одной ардуино на другую, или обменом информации между вашими самоделками. Возможность беспроводной передачи данных открывает новые возможности в создании своих проектов.
В этом уроке мы познакомимся с шиной I2C. I2C это шина связи, использующая всего две линии. С помощью этого интерфейса Arduino может по двум проводам обмениваться данными со множеством устройств. Сегодня мы разберемся как подключить датчики и сенсоры к Ардуино по шине I2C, как обращаться к конкретному устройству и как получать данные с этих устройств.
В этом уроке мы будем говорить о Serial интерфейсе связи Arduino. Мы уже использовали этот интерфейс в прошлых уроках, когда выводили значения с датчиков на экран компьютера. Сегодня мы подробнее разберем как работает это соединение, а так же мы узнаем как можно использовать данные переданные в монитор порта компьютера используя Processing.
Сегодня мы поговорим о транзисторах и подключении нагрузки к Arduino. Сама Ардуино не может выдать напряжение выше 5 вольт и ток больше 40 мА с одного пина. Этого достаточно для датчиков, светодиодов, но если мы хотим подключить устройства более требовательные по току, нам придется использовать транзисторы или реле.
В этом уроке мы поговорим об основах схемотехники, применительно к Arduino. И начнем, конечно же, с закона Ома, так как это основа всей схемотехники. Так же в этом уроке мы поговорим о сопротивлении, стягивающих и подтягивающих резисторах, расчете силы тока и напряжения.
Arduino является очень популярным среди всех любителей конструировать. Следует ознакомить с ними и тех, кто ни разу про него не слышал.
Что собой представляет Arduino?
Как вкратце можно охарактеризовать Arduino? Оптимальными словами будут такие: Arduino представляет собой инструмент, с помощью которого можно создавать различные электронные устройства. По сути, это настоящая аппаратная вычислительная платформа универсального предназначения. Она может использоваться как для построения простых схем, так и для реализации довольно сложных проектов.
Базируется конструктор на своей аппаратной части, которая представляет собой плату ввода-вывода. Для программирования платы используются языки, которые основаны на C/C++. Они получили название, соответственно, Processing/Wiring. От группы С они унаследовали предельную простоту, благодаря чему осваиваются они весьма быстро любым человеком, и применять знания на практике не является довольно значительной проблемой. Чтобы вы понимали легкость работы, часто говорят, что Arduino - для начинающих волшебников-конструкторов. Разобраться с платами "Ардуино" могут даже дети.
Что на нём можно собрать?
Применение Arduino довольно разнообразно, его можно использовать, как и для простейших примеров, которые будут рекомендованы в конце статьи, так и для довольно сложных механизмов, среди которых манипуляторы, роботы или производственные станки. Некоторые умельцы умудряются на основе таких систем делать планшеты, телефоны, системы наблюдения и безопасности домов, системы «умный дом» или просто компьютеры. Arduino-проекты для начинающих, которыми может для начала заняться даже тот, кто не имеет опыта, находятся в конце статьи. Их даже можно использовать для создания примитивных систем виртуальной реальности. Всё благодаря довольной универсальной аппаратной составляющей и возможностям, которые предоставляет программирование Arduino.
Где приобрести составляющие?
Оригинальными считаются составляющие, произведённые в Италии. Но и цена таких комплектов не низкая. Поэтому целый ряд компаний или даже отдельные люди кустарным методом изготавливают Arduino-совместимые устройства и компоненты, которые в шутку прозывают производственными клонами. При покупке таких клонов нельзя с уверенностью сказать, что они будут работать, но желание сэкономить берёт свое.
Составляющие могут приобретаться или в составе комплектов, или по отдельности. Существуют даже уже заранее подготовленные наборы, чтобы собрать машинки, вертолёты с различными типами управления или корабли. Набор, как на фотографии вверху, произведённый в Китае, обойдётся в 49 долларов.
Подробнее об аппаратуре
Плата Ардуино является простым микроконтроллером AVR , который был прошит бутлоадером и имеет минимально необходимый минимум USB-UART порт. Есть ещё важные составляющие, но в пределах статьи лучше будет остановиться только на этих двух составляющих.
Сначала о микроконтроллере, механизме, построенном на одной схеме, в которой и размещается разработанная программа. На программу могут влиять нажатия кнопок, получение сигналов от составляющих творения (резисторов, транзисторов, датчиков и т. д.) и т. д. Причем датчики могут быть самые различные по своему предназначению: освещения, ускорения, температуры, расстояния, давления, препятствия и т. д. В качестве устройств индикации может вестись использование простых деталей, от светодиодов и пищалок к сложным устройствам, вроде графических дисплеев. В качестве рассматриваются моторчики, клапаны, реле, сервомашинки, электромагниты и множество других, которых перечислять очень и очень долго. С чем-то из этих списков МК работает прямо, с помощью соединительных проводов. Для некоторых механизмов нужны переходные устройства. Но если вы уж начнёте конструировать, оторваться вам будет сложно. Теперь поговорим о программировании Arduino.
Подробнее о процессе программирования платы
Уже готовую к работе на микроконтроллере программу называют прошивкой. Может быть как один проект, так и проекты Arduino, поэтому каждую прошивку желательно было бы хранить в отдельной папке, чтобы ускорить процесс нахождения нужных файлов. Она прошивается на кристалл МК посредством специализированных устройств: программаторов. И тут "Ардуино" имеет одно преимущество - ему не нужен программатор. Всё сделано так, чтобы программирование Arduino для начинающих не составляло труда. Написанный код можно загрузить в МК посредством USB-шнура. Достигается это преимущество не каким-то встроенным уже заранее программатором, а спецпрошивкой - бутлоадером. Бутлоадер является специальной программкой, которая запускается сразу после подключения и слушает, будут ли какие-то команды, прошивать ли кристалл, есть ли проекты Arduino или нет. Из использования бутлоадера выплывает несколько очень привлекательных плюсов:
- Использование только одного канала связи, что не требует дополнительных затрат по времени. Так, проекты Arduino не требуют, чтобы вы подключали множество различных проводов, и возникала путаница при их использовании. Для успешной работы хватает одного USB-шнура.
- Защита от кривых рук. Довести микроконтроллер до состояния кирпича с помощью прямой прошивки довольно легко, сильно напрягаться не надо. При работе с бутлоадером до потенциально опасных настроек вам не добраться (с помощью программы разработки, конечно, а так сломать можно всё). Поэтому Arduino для начинающих предназначен не только с той точки зрения, что понятен и удобен, он ещё позволит избежать нежелательных денежных трат, связанных с неопытностью работающего с ними человека.
Проекты для начала
Когда вы обзавелись комплектом, паяльником, канифолью и припоем, не следует сразу лепить очень сложные конструкции. Их, конечно, слепить можно, но шанс успеха в Arduino для начинающих довольно низкий при сложных проектах. Для тренировки и «набивания» руки вы можете попробовать реализовать несколько более простых задумок, которые помогут разобраться с взаимодействием и работой "Ардуино". В качестве таких первых шагов в работе с Arduino для начинающих можно посоветовать рассмотреть:
- Создать который будет работать благодаря "Ардуино".
- Подключение отдельной кнопки к "Ардуино". При этом можно сделать так, чтобы кнопка могла регулировать свечение светодиода из пункта №1.
- Подключение потенциометра.
- Управление сервоприводом.
- Подключение и работа с трехцветным светодиодом.
- Подключение пьезоэлемента.
- Подключение фоторезистора.
- Подключение датчика движения и сигналы о его работе.
- Подключение датчика влажности или температуры.
Проекты для будущего
Вряд ли вы интересуетесь "Ардуино" для того, чтобы подключать отдельные светодиоды. Скорее всего, вас привлекает возможность создать свою машинку, или летающую вертушку. Такие проекты сложны в своей реализации, они потребует много времени и усидчивости, но, выполнив их, вы получите то, что желали: ценный опыт конструирования с Arduino для начинающих.
Наверное, многие слышали о такой замечательной платформе, но из-за плохого знания электроники или программирования многие решат обойти arduino стороной. Да платформа достаточно сложная, но разобраться можно, главное желание. Я сам долго не решался изучить данную платформу, но в один прекрасный день, понял, что она бы могла облегчить мне жизнь…
В интернете очень много информации об arduino, но без практики никакая теория не поможет, по этому я решил купить данный набор, но забегу вперед, что все таки дешевле все компоненты купить самостоятельно, не набором, а архивы с инструкциями и программами (скетчами) я выложил ниже.
Почему я взял данный набор, ведь выбора в Китае много? Раньше ардуино было для меня как что-то заоблачное и не понятное и выбирал только из-за количества уроков, по этому и выбрал данный набор, кстати подобный уже обозревал .
Покупал я напрямую с тао:
Набор пришел в пластиковом кейсе, заклеенном скотчем, видимо что бы ничего не вытащили из коробки (скотч я уже порвал):
Что же там в коробке?
Комплектация:
- 1х плата arduino uno, возможно даже оригинал
- 1х LCD дисплей 16 символами на 2 строки с i2c платой
- 15х светодиодов: 5 шт. красного цвета, 5 шт. синего цвета и 5 шт. оранжевого цвета
- 3х фоторезистора
- 1х ИК приемник
- 1х датчик пламени
- 2х датчика вибрации
- 1х термодатчик
- 4х кнопки
- 2х пьезоэлемента
- цифровой светодиодный дисплей на 1 цифру
- цифровой светодиодный дисплей на 4 цифры
- светодиодная матрица 8х8
- 8х постоянный резистор на 220 Ом
- 5х постоянный резистор на 1 кОм
- 5х постоянный резистор на 10 кОм
- 1х резистор переменного сопротивления(потенциометр) на 50 кОм
- 1х большая макетная площадка
- 1x DuPont кабель мама-папа 30 разноцветных проводов
- 30х соединительных проводов для макетной площадки папа-папа
- 1х USB кабель
- 1х RFID плата
- 1х RFID карта
- 1х RFID на ключи
- 1x ИК пульт
- 1x микрофонный модуль
- 1x модель кнопочной площадка 4х4
- 1x реле
- 1x модуль часов
- 1x модуль драйвера для мотора
- 1x модуль датчика температуры и влажности
- 1x модуль джойстика
- 1x модуль RGB светодиода
- 1x модуль датчика влажности
- 1x кабель питания для кроны
- 1x сервопривод
- 1x мотор с редуктором
- 1x сдвиговый регистр 74НС595N
Вот так выглядит все в сборе:
Когда я получил набор, то сразу принялся искать инструкции, но внутри коробки ничего не обнаружил, подумал, что китаец обманул и уже хотел с ним ругаться, но почитал описание лота и там была ссылка со всеми инструкциями и программами: （пароль：22cd）
Но китайскими программами лучше не пользоваться, по тому программу для программирования arduino лучше скачать с официального сайта:
А вот собраны мной инструкции, программы, скетчи найденные в интернете и мои скетчи, которые пригодились в освоении arduino.
Начало
Рекомендую для начала прочитать pdf книгу на русском языке: Руководство по освоению Arduino - 2012, которая лежит на моей . Там много полезного написано и понятным языком, только мало уроков.В архиве Modkit_Desktop_WIN32_Kickstarter_v2.zip находится программа для визуального программирования.
В архиве Arduino - китайщина.rar находится китайская инструкция, китайские скетчи, библиотеки, но там много ошибок.
В архиве Arduino - программа.rar находится программа arduino с библиотеками, которые мне пригодились в освоении ардуино.
В архиве arduino-master - много уроков.zip имеется достаточно много уроков, схем, библиотек с хорошим описанием на англ. Причем большую часть из этого архива «стянуто» китайцами.
В архиве Мои скетчи.rar находятся мои проекты, хоть их и 34, но не все китайские уроки я выполнял, некоторые подправлял и самый последний проект я сделал самостоятельно. Номера моих скетчей не совпадают с номерами обозреваемых уроков, но все мои скетчи подписаны в транслите и думаю всем будет понятно.
Начинаем!
Урок №1 - мигание светодиода
Для этого урока нам понадобятся вот такие детали:
- 2 провода (далее количество проводов я указывать не буду),
- светодиод,
- резистор на 220Ом,
- макетная площадка и плата arduino uno
Подключаем:
И получаем:
Урок №2 - подключение 8 светодиодов - бегущие огни
Для этого урока нужно:- 8 светодиодов,
- 8 резисторов на 220 Ом,
Я немного не правильно подключил, поставил 1 резистор на массу и подвел ко всем светодиодам:
Результат:
Урок №3 - изменение яркости светодиода с помощью переменного резистора
Нам нужно:- светодиод,
- переменный резистор,
- резистор на 220Ом,
- провода, макетная площадка и arduino
Решил в этот раз не подключать резистор к светодиоду, но если подключать «на постоянку», то сопротивление на светодиод нужно поставить, иначе светодиод сгорит быстро.
Результат:
Урок №4 - бегущие огни из 6 светодиодов
Необходимо:- 6 светодиодов,
- резистор на 220Ом
- провода, макетная площадка и arduino
Получилось так:
Результат:
Урок №5 - подключение RGB светодиода
Понадобится:- модуль RGB
- провода, макетная площадка и arduino
Получилось так:
Результат:
Урок №6 - подключение пьезоэлемента
Детали:- пьезоэлемент
- провода, макетная площадка и arduino
Получилось так:
Результат:
С музыкой:
Урок №8 - включение светодиода с кнопки
Детали:- кнопка
- светодиод
- резисторы на 220 Ом и 10 кОм
- провода, макетная площадка и arduino
Получилось так:
Результат:
Урок №8.1 - вкл/выкл. светодиода с кнопки
Детали:- светодиод
- 2 кнопки
- резистор на 220 Ом
- 2 резистора на 10кОм
- провода, макетная площадка и arduino
Получилось так
Результат:
Урок №8.2 - изменение яркости светодиода с кнопки
Схема подключения идентична уроку 8.1, только скетч другой и результат:Урок №9 - сервопривод
Детали:- сервопривод
- провода, макетная площадка и arduino
Получилось так:
Результат:
Урок №10 - подключение сдвигового регистра 74HC595
Детали:- 8 светодиодов
- сдвиговый регистр 74HC595
- 8 резисторов на 220 Ом
- провода, макетная площадка и arduino
Получилось так:
Урок №11 - изменение яркости светодиода с помощью фоторезитора
Детали:- фоторезитор
- светодиод
- резитор на 220 Ом и на 10кОм
- провода, макетная площадка и arduino
Получилось так:
Результат:
Урок №12 - вольтметр
Детали:- батарейка
- резистор 10 кОм
- провода, макетная площадка и arduino
Получилось так:
Урок №13 - измерение температуры
Детали:- датчик температуры
- провода, макетная площадка и arduino
Получилось так:
Результат отображается в «мониторе протра»:
Если нагреть датчик зажигалкой, температура изменяется:
Урок №13.1 - изменение температуры - визуальное отображение
Детали:- датчик температуры
- 3 светодиода
- резистора 220 Ом
- провода, макетная площадка и arduino
Получилось так:
Результат:
Урок №14 - подключение цифрового светодиодного дисплея
Детали:- 6 резистров 220 Ом
- цифровой светодиодный дисплей
- провода, макетная площадка и arduino
Получилось так:
Результат китайского скетча:
Результат моего переделанного скетча:
Урок №14 - подключение цифрового светодиодного дисплея на 4 цифры
Детали:- светодиодная панель на 4 цифры
- провода, макетная площадка и arduino
Получилось так:
Результат - секундомер:
Урок №15 - подключение светодиодной матрицы 8х8
Детали:- светодиодная матрица 8х8
- провода и arduino
Получилось так:
Результат моего скетча:
Урок №16 - подключение датчика влажности
Детали:- датчик влажности
- светодиод (я подключил RGB модуль к 1 светодиоду)
- провода и arduino
Получилось так:
Результат:
Урок №17 - измерение температуры и влажности
Детали:- датчик влажности и температуры
- провода и arduino
Получилось так:
Результат отображается в «мониторе протра»:
Урок №18 - подключение модуля реле
Детали:- модуль реле
- светодиод
- резистор на 220Ом
- провода, макетная площадка и arduino
Получилось так:
Результат:
Урок №19 - подключение LCD дисплея 16х2
Детали:- дисплей LCD1602
- провода и arduino
Получилось так:
Результат:
Урок №20 - подключение двигателя
Детали:- модуль драйвера для мотора
- мотор с редуктором
- провода и arduino
Получилось так:
Результат:
Урок №21 - Включение/выключение светодидодов с помощью пульта
Детали:- ИК пульт
- ИК приемник
- 6 светодиодов
- 6 резисторов 220Ом
- провода, макетная площадка и arduino
Получилось так:
Результат:
Урок №22 - Подключение джойстика
Детали:- джойстик
- провода и arduino
Результат отображается в «мониторе протра»:
Урок №23 - Подключение клавиатуры 4х4
Детали:- клавиатура
- провода и arduino
Результат отображается в «мониторе протра»:
Урок №24 - Подключение RFID
Детали:- модуль RFID
- провода и arduino
Получилось так:
Результат отображается в «мониторе протра» - чтение дампа карты:
Результат отображается в «мониторе протра» - чтение брелка:
Результат отображается в «мониторе протра» - пытался прочитать УЭК, банковсвкую карту с payWave и транспортную карту:
Уроков у меня получилось всего 24, остальные я не стал освещать в обзоре, хотя сам их собирал и проверял, как мне показалось, они не интересные для обозревания.
Что бы закрепить результат я решил собрать цифровой термометр и написать программу, хотя сначала хотел собрать измеритель влажности и температуры, но из-за неправельного подключения этот модуль я «убил», по этому пришлось сделать только измерение температуры.
Домашнее задание - цифровой термометр
Детали:- датчик температуры
- LCD дисплей
- провода, макетная площадка и arduino
Получлось так:
Осталось самое сложное объединить 2 скетча и еще что бы все это работало, получился вот такой скетч:
Цифровой термометр
#include
Слегка подсматривал
Результат:
Теперь надо проверить погрешность:
Как видно погрешность очень маленькая, хотя возможно метеостанция и моя конструкция оба термометра врут.
Зачем я все это затеял?
Хочу автоматизировать пивоварение, пока все еще в далеком проекте.
+
Их множество, с помощью arduino можно создать множество проектов, практически под любые цели.Полно инструкций в интернете.
С помощью данного набора можно легко изучить arduino - инструкции в помощь.
-
Цена мне кажется великоватаВ китайской инструкции очень много ошибок, например урок от одного проекта, скетч совершенно от другого, а схема от третьего
Вывод:
Ардуино мне понравился, буду пробовать изобретать что-нибудь более интересное и сложное, а всем начинающим я рекомендую покупать arduino не набором, а отдельными модулями.На этом все, надеюсь мой обзор показался не очень нудным.
Спасибо за внимание!
Планирую купить +307 Добавить в избранное Обзор понравился +199 +551Этот симулятор лучше всего работает в браузере Chrome
Давайте рассмотрим Arduino по внимательней.
Arduino это не большой компьютер, к которому могут подключаться внешние цепи. В Arduino Uno используется Atmega 328P
Это самый большой чип на плате. Этот чип выполняет программы, которые хранятся в его памяти. Вы можете загрузить программу через usb с помощью Arduino IDE. Usb порт также обеспечивает питание arduino.
Есть отдельный разъём питания. На плате есть два вывода обозначенные 5v и 3.3v, которые нужны для того, чтобы запитывать различные устройства. Так же вы найдете контакты, помеченные как GND, это выводы земли (земля это 0В). Платформа Arduino, так же, имеет 14 цифровых выводов (пинов), помеченных цифрами от 0 до 13, которые подключаются к внешним узлам и имеют два состояния высокое или низкое (включено или выключено). Эти контакты могут работать как выходы или как входы, т.е. они могут либо передавать какие-то данные и управлять внешними устройствами, либо получать данные с устройств. Следующие выводы на плате обозначены А0-А5. Это аналоговые входы, которые могут принимать данные с различных датчиков. Это особенно удобно, когда вам надо измерить некий диапазон, например температуру. У аналоговых входов есть дополнительные функции, которые можно задействовать отдельно.
Как использовать макетную плату.
Макетная плата нужна для того чтобы временно соединить детали, проверить, как работает устройство, до того как вы спаяете все вместе.
Все нижеследующие примеры собраны на макетной плате, чтобы можно было быстро вносить изменения в схему и повторно использовать детали не заморачиваясь с пайкой.
В макетной плате есть ряды отверстий, в которые вы можете вставлять детали и провода. Некоторые из этих отверстий электрически соединены друг с другом.
Два верхних и нижних ряда соединены по - рядно вдоль всей платы. Эти ряды используются, чтобы подавать питание на схему. Это может быть 5в или 3.3в, но в любом случае, первое, что вам надо сделать - это подключить 5в и GND на макетную плату, как показано на рисунке. Иногда эти соединения рядов могут прерываться посередине платы, тогда, если вам понадобится, вы можете их соединить, как показано на рисунке.
Остальные отверстия, расположенные в середине платы, группируются по пять отверстий. Они используется для соединения деталей схемы.
Первое, что мы подключим к нашему микроконтроллеру, это светодиод. Схема электрических соединений показана на картинке.
Для чего нужен резистор в схеме? В данном случае он ограничивает ток, который проходит через светодиод. Каждый светодиод рассчитан на определённый ток, и если этот ток будет больше, то светодиод выйдет из строя. Узнать, какого номинала должен быть резистор можно с помощью закона ома. Для тех кто не знает или забыл, закон ома говорит, что существует линейная зависимость тока от напряжения. Т.е, чем больше мы приложим напряжение к резистору, тем больше потечет через него ток.
V=I*R
Где V
-напряжение на резистор
I
- ток через резистор
R
- сопротивление, которое надо найти.
Во-первых, мы должны узнать напряжение на резистор. Большинство светодиодов 3мм или 5мм, которые вы будете использовать, имеют рабочее напряжение 3в. Значит, на резисторе нам надо погасить 5-3=2в.
Затем мы вычислим ток, проходящий через резистор.
Большинство 3 и 5мм светодиодов светятся полной яркостью при токе 20мА. Ток больше этого может вывести их из строя, а ток меньшей силы снизит их яркость, не причинив никакого вреда.
Итак, мы хотим включить светодиод в цепь 5в,чтобы на нем был ток 20мА. Так как все детали включены в одну цепь на резистор тоже будет ток 20мА.
Мы получаем
2В = 20 мА * R
2В = 0.02A * R
R = 100 Ом
100 Ом это минимальное сопротивление, лучше использовать немного больше, потому, что светодиоды имеют некоторый разброс характеристик.
В данном примере используется резистор 220 Ом. Только потому, что у автора их очень много:wink: .
Вставьте светодиод в отверстия посередине платы таким образом, чтобы его длинный вывод был соединён с одним из выводов резистора. Второй конец резистора соедините с 5V, а второй вывод светодиода соедините с GND. Светодиод должен загореться.
Обратите внимание, что есть разница, как соединять светодиод. Ток течёт от более длинного вывода к более короткому. На схеме это можно представить, что ток течёт в ту сторону, куда направлен треугольник. Попробуйте перевернуть светодиод и вы увидите, что он не будет светиться.
А вот как вы будете соединять резистор, разницы совсем нет. Можете его перевернуть или попробовать подсоединить к другому выводу светодиода, это не повлияет на работу схемы. Он все так же будет ограничивать ток через светодиод.
Анатомия Arduino Sketch.
Программы для Arduino называют sketch. Они состоят из двух основных функций. Функция setup
и функция loop
внутри этой функции вы будете задавать все основные настройки. Какие выводы будут работать на вход или выход, какие библиотеки подключать, инициализировать переменные. Функция Setup()
запускается только один раз в течение скетча, когда стартует выполнение программы.
это основная функция, которая выполняется после setup()
. Фактически это сама программа. Это функция будет выполняться бесконечно, пока вы не выключите питание.
Arduino мигает светодиодом
В этом примере мы соединим схему со светодиодом к одному из цифровых выводов Arduino и будем включать и выключать его с помощью программы, а так же вы узнаете несколько полезных функций.
Эта функция используется в setup () части программы и служит для инициализации выводов, которые вы будете использовать, как вход (INPUT) или выход (OUTPUT) . Вы не сможете считать или записать данные с пина, пока не установите его соответственно в pinMode . Эта функция имеет два аргумента: pinNumber - это номер пина, который вы будете использовать.
Mode
-задает, как пин будет работать. На вход (INPUT)
или выход (OUTPUT)
. Чтобы зажечь светодиод мы должны подать сигнал ИЗ
Arduino. Для этого мы настраиваем пин на выход.
- эта функция служит для того, чтобы задать состояние (state)
пина (pinNumber)
. Есть два основных состояния (вообще их 3), одно это HIGH
, на пине будет 5в, другое это Low
и на пине будет 0в. Значит, чтобы зажечь светодиод нам надо на пине, соединенном со светодиодом выставить высокий уровень HIGH
.
Задержка. Служит для задержки работы программы на заданный в мсек период.
Ниже приведен код, который заставляет мигать светодиод.
//LED Blink
int ledPin = 7;//пин Arduino к которому подключен светодиод
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);// установка пина как ВЫХОД
}
void loop() {
digitalWrite(ledPin, HIGH);//зажечь светодиод
delay(1000);// задержка 1000 мсек (1 сек)
digitalWrite(ledPin, LOW);//Выключить светодиод
delay(1000);//ждать 1 сек
}
Небольшие пояснения по коду.
Строки, которые начинаются с "//" это комментарии Arduino их игнорирует.
Все команды заканчиваются точкой с запятой, если вы их забудете, то получите сообщение об ошибке.
ledPin
- это переменная. Переменные используются в программах для хранения значений. В данном примере переменной ledPin
присваивается значение 7, это номер пина Arduino. Когда Arduino в программе встретит строку с переменной ledPin
, он будет использовать то значение, которое мы указали ранее.
Так запись pinMode(ledPin, OUTPUT)
аналогична записи pinMode(7, OUTPUT)
.
Но в первом случае вам достаточно поменять переменную и она поменяется в каждой строке, где используется, а во втором случае вам, чтобы поменять переменную, придётся ручками в каждой команде вносить изменения.
В первой строке указывает на тип переменной. При программировании Arduino важно всегда объявлять тип переменных. Пока вам достаточно знать, что INT
объявляет отрицательные и положительные числа.
Ниже представлено моделирование скетча. Нажмите старт, чтобы посмотреть работу схемы.
Как и ожидалось, светодиод гаснет и загорается через одну секунду. Попробуйте поменять задержку, чтобы посмотреть, как она работает.
Управление несколькими светодиодами.
В этом примере вы узнаете, как управлять несколькими светодиодами. Для этого установите ещё 3 светодиода на плату и соедините их с резисторами и выводами Arduino, как показано ниже.
Для того, чтобы включать и выключать светодиоды по очереди надо написать программу подобную этой:
//Multi LED Blink
int led1Pin = 4;
int led2Pin = 5;
int led3Pin = 6;
int led4Pin = 7;
void setup() {
//установка пинов как ВЫХОД
pinMode(led1Pin, OUTPUT);
pinMode(led2Pin, OUTPUT);
pinMode(led3Pin, OUTPUT);
pinMode(led4Pin, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(led1Pin, HIGH);//зажечь светодиод
delay(1000);//задержка 1 сек
digitalWrite(led1Pin, LOW);//потушить светодиод
delay(1000);//задержка 1 сек
//do the same for the other 3 LEDs
digitalWrite(led2Pin, HIGH);//зажечь светодиод
delay(1000);// задержка 1 сек
digitalWrite(led2Pin, LOW);//потушить светодиод
delay(1000);//задержка 1 сек
digitalWrite(led3Pin, HIGH);//зажечь светодиод
delay(1000);// задержка 1 сек
digitalWrite(led3Pin, LOW);//потушить светодиод
delay(1000);//задержка 1 сек
digitalWrite(led4Pin, HIGH);//зажечь светодиод
delay(1000);// задержка 1 сек
digitalWrite(led4Pin, LOW);//потушить светодиод
delay(1000);//задержка 1 сек
}
Эта программа будет отлично работать, но это не самое рациональное решение. Код надо изменить. Для того, чтобы программа работала раз за разом мы применим конструкцию, которая называется .
Циклы удобны, когда надо повторить одно и тоже действие несколько раз. В коде, проведенном выше мы повторяем строки
DigitalWrite (led4Pin, HIGH);
delay (1000);
digitalWrite (led4Pin, LOW);
delay (1000);
полный код скетча во вложении
(скачиваний: 1187)
Регулировка яркости светодиодов
Иногда вам надо будет менять яркость светодиодов в программе. Это можно сделать с помощью команды analogWrite()
. Эта команда так быстро включает и выключает светодиод, что глаз не видит это мерцание. Если светодиод половину времени будет включён, а половину выключен, то визуально будет казаться, что он светится в половину своей яркости. Это называется широтно-импульсная модуляция (ШИМ или PWM по-английски). Шим применяется довольно часто, так как с ее помощью можно управлять "аналоговым" компонентом с помощью цифрового кода. Не все выводы Arduino подходят для этих целей. Только те выводы, около которых нарисовано такое обозначение "~
". Вы увидите его рядом с выводами 3,5,6,9,10,11.
Соедините один из ваших светодиодов с одним из выводов ШИМ(у автора это вывод 9). Теперь запуститьскетч мигания светодиода, но прежде измените команду digitalWrite()
на analogWrite()
. analogWrite()
имеет два аргумента: первый это номер вывода, а второй- значение ШИМ (0-255), применительно к светодиодам это будет их яркость свечения, а для электродвигателей скорость вращения. Ниже представлен код примера для разной яркости светодиода.
//Меняем яркость светодиода
int ledPin = 9;//к этому выводу подсоединен светодиод
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);// инициализация пина на вывод
}
void loop() {
analogWrite(ledPin, 255);//полная яркость (255/255 = 1)
delay(1000);// пауза 1 сек
digitalWrite(ledPin, LOW);//выключить светодиод
delay(1000);//пауза 1 сек
analogWrite(ledPin, 191);//яркость на 3/4 (191/255 ~= 0.75)
delay(1000);//пауза 1 сек
digitalWrite(ledPin, LOW);//выключить светодиод
delay(1000);//пауза 1 сек
analogWrite(ledPin, 127);//половина яркости (127/255 ~= 0.5)
delay(1000);// пауза 1 сек
digitalWrite(ledPin, LOW);//выключить светодиод
delay(1000);//пауза 1 сек
analogWrite(ledPin, 63);//четверть яркости (63/255 ~= 0.25)
delay(1000);// пауза 1 сек
digitalWrite(ledPin, LOW);//выключить светодиод
delay(1000);//пауза 1 сек
}
Попробуйте поменять значение ШИМ в команде analogWrite ()
,чтобы увидеть, как это влияет на яркость.
Далее вы узнаете, как регулировать яркость плавно от полной до нулевой. Можно,конечно, скопировать кусок кода 255 раз
analogWrite(ledPin, brightness);
delay(5);//short delay
brightness = brightness + 1;
Но, сами понимаете - это будет не практично. Для этого лучше всего использовать цикл FOR, который использовали ранее.
В следующем примере используются два цикла, один для уменьшения яркости от 255 до 0
for (int brightness=0;brightness=0;brightness--){
analogWrite(ledPin,brightness);
delay(5);
}
delay(5)
используется, чтобы замедлить скорость нарастания и уменьшения яркости 5*256=1280 мсек= 1.28 сек.)
В первой строке используется "brightness-
" ,для того чтобы значение яркости уменьшалось на 1, каждый раз, когда цикл повторяется. Обратите внимание, что цикл будет работать до тех пор, пока brightness >=0
.Заменив знак >
на знак >=
мы включили 0 в диапазон яркости. Ниже смоделирован этот скетч. //плавно меняем яркость
int ledPin = 9;//к этому пину подключен светодиод
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);// инициализация пина на выход
}
void loop() {
//плавно увеличиваем яркость (0 to 255)
for (int brightness=0;brightness=0;brightness--){
analogWrite(ledPin,brightness);
delay(5);
}
delay(1000);//ждем 1 сек
//плавно уменьшаем яркость (255 to 0)
for (int brightness=255;brightness>=0;brightness--){
analogWrite(ledPin,brightness);
delay(5);
}
delay(1000);//ждем 1 сек
}
}
Это видно не очень хорошо, но идея понятна.
RGB-светодиод и Arduino
RGB-светодиод на самом деле это три светодиода разного цвета в одном корпусе.
Включая разные светодиоды с различной яркостью можно комбинировать и получать разные цвета. Для Arduino, где количество градаций яркости равно 256 вы получите 256^3=16581375 возможных цветов. Реально их, конечно, будет меньше.
Светодиод, который мы будем использоваться общим катодом. Т.е. все три светодиода конструктивно соединены катодами к одному выводу. Этот вывод мы подсоединим к выводу GND. Остальные выводы, через ограничительные резисторы, надо подсоединить к выводам ШИМ. Автор использовал выводы 9-11.Таким образом можно будет управлять каждым светодиодом отдельно. В первом скетче показано, как включить каждый светодиод отдельно.
//RGB LED - test //pin connections int red = 9; int green = 10; int blue = 11; void setup(){ pinMode(red, OUTPUT); pinMode(blue, OUTPUT); pinMode(green, OUTPUT); } void loop(){ //включение/выключение красного светодиод digitalWrite(red, HIGH); delay(500); digitalWrite(red, LOW); delay(500); //включение/выключение зеленого светодиода digitalWrite(green, HIGH); delay(500); digitalWrite(green, LOW); delay(500); //включение/выключение синего светодиода digitalWrite(blue, HIGH); delay(500); digitalWrite(blue, LOW); delay(500); }
В следующем примере используются команды analogWrite()
и , чтобы получать различные случайные значения яркости для светодиодов. Вы увидите разные цвета, меняющиеся случайным образом.
//RGB LED - random colors
//pin connections
int red = 9;
int green = 10;
int blue = 11;
void setup(){
pinMode(red, OUTPUT);
pinMode(blue, OUTPUT);
pinMode(green, OUTPUT);
}
void loop(){
//pick a random color
analogWrite(red, random(256));
analogWrite(blue, random(256));
analogWrite(green, random(256));
delay(1000);//wait one second
}
Random(256)
-возвращает случайное число в диапазоне от 0 до 255.
В прикрепленном файле скетч, который продемонстрирует плавные переходы цветов от красного к зеленому, затем к синему, красному, зеленому и т.д.
(скачиваний: 326)
Пример скетча работает, но есть много повторяющегося кода. Можно упростить код, написав собственную вспомогательную функцию, которая будет плавно менять один цвет на другой.
Вот как она будет выглядеть:
(скачиваний: 365)
Давайте рассмотрим определение функции по частям. Функция называется fader
и имеет два аргумента. Каждый аргумент отделяется запятой и имеет тип объявленный в первой строке определения функции: void fader (int color1, int color2)
. Вы видите, что оба аргумента объявлены как int
, и им присвоены имена color1
и color2
в качестве условных переменных для определения функции. Void
означает, что функция не возвращает никаких значений, она просто выполняет команды. Если надо было бы написать функцию, которая возвращала результат умножения это выглядело бы так:
int multiplier(int number1, int number2){
int product = number1*number2;
return product;
}
Обратите внимание, как мы объявили Тип int
в качестве типа возвращаемого значения вместо
void
.
Внутри функции идут команды, которые вы уже использовали в предыдущем скетче, только номера выводов заменили на color1
и color2
. Вызывается функция fader
, ее аргументы вычисляются как color1 = red
и color2 = green
. В архиве полный скетч с использованием функций
(скачиваний: 272)
Кнопка
В следующем скетче будет использоваться кнопка с нормально разомкнутыми контактами, без фиксации.
Это значит, что пока кнопка не нажата, ток через неё не идёт, а после отпускания, кнопка возвращается в исходное положение.
В схеме, помимо кнопки используется резистор. В данном случае он не ограничивает ток, а "подтягивает" кнопку к 0в (GND). Т.е. пока кнопка не нажата на выводе Arduino, к которому она подключена, будет низкий уровень. Резистор, используемый в схеме 10 кОм.
//определяем нажатие кнопки int buttonPin = 7; void setup(){ pinMode(buttonPin, INPUT);//инициализируем пин на вход Serial.begin(9600);//инициализируем последовательный порт } void loop(){ if (digitalRead(buttonPin)==HIGH){//если кнопка нажата Serial.println("pressed"); // выводим надпись "pressed" } else { Serial.println("unpressed");// иначе "unpressed" } }
В этом скетче несколько новых команд.
-эта команда принимает значение High (высокий уровень) и low (низкий уровень), того вывода, который мы проверяем. Предварительно в setup() этот вывод надо настроить на вход.
; //где buttonPin это номер вывода, куда подсоединяется кнопка.
Последовательный порт позволяет отправлять Arduino сообщения на компьютер, в то время, как сам контроллер выполняет программу. Это полезно для отладки программы, отправки сообщений на другие устройства или приложения. Чтобы включить передачу данных через последовательный порт (другое название UART или USART), надо инициализировать его в setup()
Serial.begin() имеет всего один аргумент-это скорость передачи данных между Arduino и компьютером.
скетче используется команда для вывода сообщения на экран в Arduino IDE (Tools >> Serial Monitor).
- конструкция позволяют контролировать ход выполнения программы, объеденив несколько проверок в одном месте.
If(если) digitalRead возвращает значение HIGH, то на мониторе выводится слово "нажата". Else(иначе) на мониторе выводится слово " отжата" . Теперь можно попробовать включать и выключать светодиод по нажатию кнопки.
//button press detection with LED output int buttonPin = 7; int ledPin = 8; void setup(){ pinMode(buttonPin, INPUT);//this time we will set button pin as INPUT pinMode(ledPin, OUTPUT); Serial.begin(9600); } void loop(){ if (digitalRead(buttonPin)==HIGH){ digitalWrite(ledPin,HIGH); Serial.println("pressed"); } else { digitalWrite(ledPin,LOW); Serial.println("unpressed"); } }
Аналоговый вход.
analogRead
позволяет считать данные с одного из аналоговых выводов Arduino и выводит значение в диапазоне от 0 (0В) до 1023 (5В). Если напряжение на аналоговом входе будет равно 2.5В, то будет напечатано 2.5 / 5 * 1023 = 512
analogRead
имеет только один аргумент- Это номер аналогового входа (А0-А5). В следующем скетче приводится код считывания напряжения с потенциометра. Для этого подключите переменный резистор, крайними выводами на пины 5V и GND, а средний вывод на вход А0.
Запустите следующий код и посмотрите в serial monitor, как меняются значения в зависимости от поворота ручки резистора.
//analog input
int potPin = A0;//к этому пину подсоединяется центральный вывод потенциометра
void setup(){
//аналоговый пин по умолчанию включен на вход, поэтому инициализация не нужна
Serial.begin(9600);
}
void loop(){
int potVal = analogRead(potPin);//potVal is a number between 0 and 1023
Serial.println(potVal);
}
Следующий скетч объединяет скетч нажатия кнопки и скетч управления яркостью светодиода. Светодиод будет включаться от кнопки, и управлять яркостью свечения будет потенциометр.
//button press detection with LED output and variable intensity
int buttonPin = 7;
int ledPin = 9;
int potPin = A0;
void setup(){
pinMode(buttonPin, INPUT);
pinMode(ledPin, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop(){
if (digitalRead(buttonPin)==HIGH){//if button pressed
int analogVal = analogRead(potPin);
int scaledVal = map(analogVal, 0, 1023, 0, 255);
analogWrite(ledPin, scaledVal);//turn on led with intensity set by pot
Serial.println("pressed");
} else {
digitalWrite(ledPin, LOW);//turn off if button is not pressed
Serial.println("unpressed");
}
}
