مقدمة إلى Arduino: 18 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

هل سبق لك أن تساءلت عن صنع أجهزتك الخاصة مثل محطة الطقس أو لوحة القيادة للسيارة لمراقبة الوقود والسرعة وتتبع الموقع أو التحكم في أجهزتك المنزلية التي تتحكم فيها الهواتف الذكية أو هل تساءلت يومًا عن صنع روبوتات متطورة يمكنها التحدث والمشي وتحريك أذرعها أو ماذا عن صنع أجهزة مشغل mp3 الخاصة بك ، أو صنع جهاز الكشف عن بصمات الأصابع ، أو نظام ري النباتات الآلي ، أو مستشعر الزلازل ، أو جهاز الاتصال اللاسلكي أو نظام المراقبة القائم على كاميرات الدوائر التلفزيونية المغلقة بالتحكم عن بعد. إذا كنت قد تساءلت يومًا وكنت على استعداد لتقديم مساهمتك في رقمنة العالم ، فحينئذٍ تعتقد أنه يمكنك صنع كل الأشياء التي تريد إنشاءها ومن ثم يجب عليك معرفة بعض الإلكترونيات الأساسية وعن المتحكمات الدقيقة. المتحكم الدقيق عبارة عن تصميم دائرة متكاملة مدمجة تأخذ مدخلات من مستشعرات مختلفة ، مثل مستشعر درجة الحرارة ، ومستشعر كشف الحركة ، ومستشعر تحديد المدى ، وما إلى ذلك ، ويتم برمجته للحصول على المخرجات المرغوبة من المشغلات مثل الصمام والمحركات والمرحلات وما إلى ذلك. معرفة المصدر المفتوح اليوم إن تعلم وفهم وصنع مثل هذه الأجهزة في العالم ليس مهمة صعبة مع المساهمة الكبيرة لمجتمع Arduino في العالم ، فهي متاحة لكل هواة ومهندسين في جميع أنحاء العالم.

Arduino عبارة عن منصة برامج وأجهزة مفتوحة المصدر للهواة والمهندسين لقراءة المدخلات من أجهزة استشعار مختلفة ، ومعالجة تلك المدخلات وتوفير مخرجات الرغبة من خلال تشغيل مشغلات مختلفة ، أي يمكنك القول بشكل أساسي أن Arduino يمكن أن يكون عقلًا للعديد من المشاريع.

الخطوة 1: أنواع الأردوينو

هناك أنواع مختلفة من لوحات Arduino مع وجود أرقام مختلفة من الدبوس التناظري والرقمي و PWM والشيء الرائع هو أنه يمكنك بسهولة بدء العمل مع أي منها. يتم إدراج إضافات Arduino المختلفة هنا.

● اردوينو أونو

● اردوينو ديو

● اردوينو ميجا

● لوحة اردوينو ليوناردو

● لوح Lillypad Arduino

الخطوة 2: Arduino Uno

يبدأ معظم المبتدئين في استخدام Arduino Uno ، حيث يوجد على متنها متحكم رئيسي ATMegga328 به ذاكرة 2KB SRAM و 32KB فلاش يحتوي على 14 Digital I / 0 حيث 6 عبارة عن PWM و 6 عبارة عن دبابيس إخراج تمثيلية. زر إعادة الضبط ومقبس الطاقة ووصلة USB والمزيد. يتضمن كل ما هو مطلوب لعقد متحكم ؛ ما عليك سوى توصيله بجهاز كمبيوتر بمساعدة كبل USB ومنح الإمداد للبدء باستخدام محول أو بطارية AC-to-DC.

الخطوة 3: Arduino Due

المتحكم الدقيق الرئيسي في Arduino Due هو AT91SAM38XE بذاكرة 96 كيلو بايت SRAM ، ويتألف فلاش 512 كيلو بايت من 54 دبوسًا رقميًا ، 12 منها PWM ولها 16 دبوس إدخال تناظري

الخطوة 4: اردوينو ميجا

يحتوي على ATmea2560 كمتحكم دقيق بذاكرة 8 كيلو بايت

فلاش SRAM و 256 كيلو بايت بهما 54 دبابيس IO رقمية منها 12 دبوس إدخال PWM و 16 منفذ إدخال تناظري وزر إعادة تعيين ومقبس طاقة ووصلة USB وزر إعادة تعيين. يتضمن كل ما هو مطلوب لعقد متحكم ؛ ما عليك سوى توصيله بجهاز كمبيوتر بمساعدة كبل USB ومنح الإمداد للبدء باستخدام محول أو بطارية AC-to-DC. العدد الهائل من المسامير يجعل لوحة Arduino مفيدة جدًا لتصميم المشاريع التي تحتاج إلى مجموعة من المدخلات أو المخرجات الرقمية مثل الكثير من الأزرار.

الخطوة 5: اردوينو ليوناردو

المتحكم الرئيسي هو ATmega32u4 بذاكرة 2.5 كيلو بايت SRAM و 32 كيلو بايت فلاش به 20 دبوس إدخال رقمي و 12 دبوس إدخال تناظري. أول لوحة تطوير لاردوينو هي لوحة ليوناردو. تستخدم هذه اللوحة متحكمًا واحدًا مع USB. هذا يعني أنه يمكن أن يكون بسيطًا جدًا ورخيصًا أيضًا. نظرًا لأن هذه اللوحة تتعامل مع USB مباشرة ، يمكن الحصول على مكتبات البرامج والتي تتيح للوحة Arduino متابعة لوحة مفاتيح الكمبيوتر والماوس وما إلى ذلك.

الخطوة 6: لوحة LilyPad Arduino

لوحة Lily Pad Arduino عبارة عن تقنية نسيج إلكترونية يمكن ارتداؤها ، وقد تم تصميم كل لوحة بشكل مبدع مع وسادات توصيل ضخمة وظهر أملس للسماح لها بالخياطة في الملابس باستخدام خيط موصل. يتكون Arduino أيضًا من لوحات الإدخال / الإخراج والطاقة وأيضًا لوحات الاستشعار المصممة خصيصًا للمنسوجات الإلكترونية. هذه حتى قابلة للغسل!

الخطوة 7: أدوات بيئة تطوير Arduino

لغة برمجة اردوينو:

تمت برمجة Arduino في C ++ والذي يستخدم في جوانب مختلفة من المشاريع مثل تطوير البرامج ولكن بالنسبة لـ Arduino C ++ يستخدم مع وظائف إضافية. يمكنك إنشاء رسم Arduino ، رسم Arduino هو الاسم المعطى لملف كود Arduino. تكتب الكود في Arduino IDE. يمكن حفظ هذه الرسومات في مجلدات المشروع ويعطي IDE خيار ترجمة كود C ++ إلى لغة الآلة وتحميلها في لوحة Arduino.

اردوينو IDE

Arduino IDE (بيئة التطوير المتكاملة) هي أداة تحرير وتجميع وتحميل كود C ++ حيث يمكنك كتابة البرنامج الخاص بك لبرمجة دبابيس IO لأغراض مختلفة ويمكنك استخدام مكتبات مفتوحة المصدر لكتابة برامج متطورة متكاملة مع وظائف مختلفة سنقوم بها لاحقًا مناقشة بالتفصيل حول المكتبات.

الخطوة 8: تثبيت Arduino IDE

الخطوة 1. قم بتنزيل Arduino IDE

الخطوة 2. انتظر حتى تكتمل عملية التنزيل.

الخطوة الثالثة. قم بتثبيت البرنامج واختيار المكونات التي تريد تثبيتها ، بالإضافة إلى موقع التثبيت.

الخطوة 4. اقبل تثبيت برنامج التشغيل عندما يطلب منك Windows 10

الخطوة 9: تثبيت برنامج تشغيل Arduino

انتقل إلى ابدأ-> اكتب Device Manager '> انقر نقرًا مزدوجًا على النتيجة الأولى لبدء تشغيل Device Manager.

1. انتقل إلى المنافذ> حدد موقع منفذ Arduino UNO

2. في حالة عدم العثور على هذا المنفذ ، انتقل إلى "الأجهزة الأخرى" وحدد موقع جهاز غير معروف

3. حدد منفذ Arduino UNO> انقر فوق تحديث برنامج التشغيل.

4. حدد الخيار "تصفح جهاز الكمبيوتر الخاص بي بحثًا عن برنامج التشغيل"> انتقل إلى موقع تنزيل برنامج Arduino> حدد ملف arduino.inf / Arduino UNO.inf (وفقًا لإصدار البرنامج الخاص بك)

5. انتظر حتى ينتهي Windows من عملية تثبيت برنامج التشغيل.

الآن بعد أن قمت بتثبيت برنامج Arduino وبرنامج التشغيل على جهاز الكمبيوتر الخاص بك ، حان الوقت لفتح أول رسم تخطيطي لك. حدد نوع اللوحة والمنافذ وقم بتحميل برنامج للتأكد من أن اللوحة الخاصة بك تعمل.

الخطوة 10: تمثيل رسومي لـ Arduino IDE

نظرًا لاستخدام Arduino IDE لتحرير الكود وحفظه وتجميعه وتحميله إلى Arduino ، هنا هو التمثيل الرسومي لـ Arduino IDE.

الخطوة 11: لفتح ملف جديد في Arduino IDE

لفتح ملف جديد انقر فوق ملف-> جديد

الخطوة 12: لحفظ رسم اردوينو

سيتم فتح ملف جديد

الخطوة 1: لحفظ Arduino Sketch ، انتقل إلى File-> Save A window لحفظ الرسم سوف تظهر

الخطوة 2: أعد تسمية Arduino Sketch وانقر على زر الحفظ. سيتم حفظ الرسم.

الخطوة 13: أمثلة على برنامج Arduino

يشتمل Arduino IDE على العديد من الأمثلة على البرامج للتعلم وإنشاء مشاريع منها ، وهذه الأمثلة تدور حول وميض ومخرج إدخال تناظري ورقمي واتصال تسلسلي ومستشعر وما إلى ذلك.

لفتح برنامج مثال وميض led ، انقر فوق ملف-> مثال-> أساسيات-> وميض

الخطوة 14: مكتبات اردوينو

وفقًا لمجتمع Arduino ، فإن المكتبات عبارة عن مجموعة من الأكواد التي تسهل عليك الاتصال بجهاز استشعار ، وشاشة عرض ، ووحدة نمطية ، وما إلى ذلك. على سبيل المثال ، مكتبة LiquidCrystal المدمجة تجعل من السهل التحدث إلى شاشات LCD ذات الشخصيات. هناك المئات من المكتبات الإضافية المتاحة على الإنترنت للتنزيل”. تتضمن المكتبات طرقًا ووظائف شائعة مثل برامج تشغيل الأجهزة أو وظيفة الأداة المساعدة باستخدام المكتبات ، ويصبح من السهل البرمجة بدون ترميز العديد من الأسطر ، حيث يمكنك استخدام وظائف ما قبل الإنشاء لبرنامجك. هناك مجموعة متنوعة من المكتبات مفتوحة المصدر المتاحة على الإنترنت ، كما يوفر Arduino IDE مكتبات تم إنشاؤها بواسطة مجتمع Arduino مثل مكتبة للتحكم في محركات المؤازرة و Ethernet وما إلى ذلك. يوفر Arduino IDE أيضًا خيارًا لتثبيت واستخدام المكتبات الخارجية التي يمكنك أيضًا أنشئ مكتباتك الخاصة وقم بتثبيتها في Arduino IDE.

طريقة تثبيت مكتبة اردوينو

هناك طريقتان يمكننا من خلالهما تثبيت مكتبة في Arduino IDE ، أحدهما من خلال Arduino IDE Library Manager والآخر من خلال استخدام ملف.zip ، تتوفر معظم المكتبات في Arduino Library manager ولكن هناك العديد من المكتبات التي يقوم المطورون بعملها بأنفسهم وإتاحتها على github لذلك لدينا كلا الخيارين ولكن يمكننا استخدام أي منهما.

تثبيت المكتبة باستخدام مدير المكتبة

لتثبيت مكتبة باستخدام مدير المكتبة ، انقر فوق رسم-> تضمين مكتبة-> إدارة المكتبات

بعد فتح مدير المكتبة هذا هنا يمكنك البحث عن المكتبات المثبتة بالفعل. في هذا المثال سنقوم بتثبيت RTCZero لهذا عليك أن تبحث عن مكتبة RTCZero عندما تجدها تختار نسختها وتنقر على زر التثبيت ، سيبدأ التثبيت.

استيراد مكتبة مضغوطة

غالبًا ما يتم توزيع المكتبات كملف أو مجلد مضغوط. اسم المجلد هو اسم المكتبة. سيكون داخل المجلد ملف.cpp وملف.h وغالبًا ما يكون ملف keywords.txt ومجلد أمثلة وملفات أخرى تطلبها المكتبة.

لتثبيت مكتبة مضغوطة انقر فوق Sketch-> Include Library-> Add.zip Library

سيتم فتح نافذة التصفح هناك لتعيين الموقع حيث يتم حفظ مكتبة zip والنقر على زر فتح

الخطوة 15: مفاتيح اختصار Arduino IDE

يحتوي Arduino IDE على بعض المفاتيح القصيرة التي يمكننا من خلالها القيام بوظائف مختلفة مثل التجميع وتحميل الحفظ وما إلى ذلك.

الخطوة 16: دبابيس IO الخاصة بـ Arduino

Arduino عبارة عن لوحة نماذج أولية تأتي عادةً مع تكوين مختلف لدبابيس الإدخال / الإخراج (الإدخال / الإخراج) ، وتكون المسامير إما دبابيس تمثيلية أو رقمية ،

دبوس تناظري

المسامير التناظرية هي في الواقع دبابيس إدخال تُستخدم عادةً لقراءة البيانات المادية كمدخلات أو أنها دبوس يمكنه قراءة البيانات المادية من أجهزة الاستشعار ، والمستشعر هو جهاز يمكنه تحويل الطاقة المادية إلى طاقة كهربائية. يستطيع Arduino قراءة هذه الطاقة الكهربائية كإشارة كهربائية باستخدام المسامير التناظرية

دبوس رقمي

يمكن أن يكون الدبوس الرقمي كلاً من INPUT و OUTPUT pin لذلك كما هو مسمى ، يمكنه قراءة INPUT وكتابة OUTPUT في شكل رقمي. تكون البيانات الرقمية في شكل HIGH أو LOW حيث HIGH تعني ON و LOW تعني OFF ، على سبيل المثال إذا تم توصيل الصمام بمنافذ Arduino الرقمية وقمت ببرمجة هذا الدبوس ليكون مرتفعًا في النهاية ، سيتم تشغيل الصمام وبرمجته للحصول على LOW سوف ينطفئ المصباح.

دبابيس تعديل عرض النبض

تحتوي بعض المسامير الرقمية في Arduino على وظائف إضافية لتوفير إخراج تناظري وتسمى دبابيس PWM ، وتتمثل وظيفة دبابيس PWM في كتابة OUTPUT في نطاق المستوى بين مستويات HIGH و LOW ، دعنا نفترض أن led متصل بدبوس PWM و إذا كنت تريد التحكم في سطوع المصباح أو المحرك المتصل بدبوس PWM وتريد التحكم في سرعة المحرك ، يمكنك تعيين القيمة من 0-255 للتحكم في السطوع أو السرعة.

الخطوة 17: برنامج Arduino LED Blink

أثناء تثبيت Arduino IDE وبرنامج التشغيل ، قم بالاتصال بالبرنامج

مطلوب Arduino لوميض مكونات LED المذكورة أدناه

المكونات المستخدمة لمشروع وميض LED

● اردوينو أونو

● كبل USB من النوع A / B

● 220 أوم المقاوم

● LED

● اللوح

تخطيطي

قم بتوصيل دبوس Arduino Uno من 5 إلى 220 أوم المقاوم وتوصيل دبوس آخر من المقاوم بدبوس أنود Led (+) وتوصيل دبوس GND الخاص بـ Arduino Uno بدبوس كاثود LED (-).

كتابة برنامج وميض LED

الخطوة 1. افتح Arduino IDE.

الخطوة الثانية. افتح رسم تخطيطي جديد

الخطوة الثالثة. احفظ الرسم الجديد على شكل برنامج LED BLINK واطلع على البرنامج

الخطوة 4. حدد اللوحة بالنقر فوق Tools-> Board: -> Arduino Uno

الخطوة 5. حدد منفذ COM بالنقر فوق أدوات-> منفذ

الخطوة 6. انقر على زر الترجمة

الخطوة 7. انتظر حتى تكتمل عملية التجميع ، ثم انقر فوق الزر "تحميل"

سترى رسالة "تم التحميل" عندما ترى هذه الرسالة سيبدو المؤشر المتصل على الطرف 5 من Arduino يومض بعد ثانية.

الخطوة 18: جهاز العرض التسلسلي

يحتوي Arduino IDE على ميزة يمكن أن تكون مساعدة كبيرة في تصحيح أخطاء الرسومات أو التحكم في Arduino من لوحة مفاتيح الكمبيوتر. Serial Monitor عبارة عن نافذة منبثقة منفصلة تعمل كمحطة طرفية منفصلة تتواصل من خلال تلقي البيانات التسلسلية وإرسالها.

يمكنك تعديل برنامج وميض LED لرؤية حالة LED المتصلة على الطرف 5 من Arduino إما HIGH أو LOW على جهاز الكمبيوتر الخاص بك باستخدام شاشة Arduino IDE التسلسلية باستخدام قدرة الاتصال التسلسلي من Arduino ، للقيام بذلك أولاً ، عليك إعداد المسلسل يتم تعريف معدل الباود إلى 9600 معدل باود ببساطة على أنه سرعة نقل البيانات من Arduino إلى الكمبيوتر أو العكس من حيث البت في الثانية ، لذا فإن ضبط معدل البث بالباود على 9600 يشبه سرعة الإرسال 9600 بت في الثانية.

كتابة برنامج وميض LED

الخطوة 1. افتح Arduino IDE.

الخطوة الثانية. افتح رسم تخطيطي جديد

الخطوة الثالثة. احفظ الرسم الجديد باسم LED BLINK PROGRAM واكتب البرنامج

الخطوة 4. حدد اللوحة بالنقر فوق Tools-> Board: -> Arduino Uno

الخطوة 5. حدد منفذ COM بالنقر فوق أدوات-> منفذ

الخطوة 6. انقر على زر الترجمة

الخطوة 7. انتظر حتى تكتمل عملية التجميع ، ثم انقر فوق الزر "تحميل"

الخطوة الثامنة: افتح Serial Monitor بالضغط على Ctrl + Shift + m أو بالضغط على الزاوية اليمنى العليا.

الخطوة 9. تعيين معدل الباود للشاشة التسلسلية حيث يجب أن يكون لكل من Arduino والكمبيوتر نفس معدل البث بالباود للاتصال التسلسلي.

هنا سترى بمجرد ارتفاع مؤشر LED أو انخفاضه ، تتم طباعة الرسالة بشكل متسلسل على الشاشة التسلسلية