دروس اردوينو الأساسية للمبتدئين: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

1. ما هو اردوينو؟

Arduino عبارة عن منصة للأنظمة المدمجة ، تعتمد في الغالب على ميكروكنترولر 8 بت من عائلة AVR. الاستثناء هو Arduino Due ، الذي يستخدم نواة ARM Cortex 32 بت. بمعنى آخر ، إنها لوحة دوائر مطبوعة مزودة بمتحكم دقيق ومخرجاتها قادرة على تشغيل الأجهزة الخارجية ، مثل أجهزة الاستشعار ، وأجهزة التحكم في المحرك ، والشاشات ، وما إلى ذلك. وبفضل موصلات goldpin ، يمكن توصيل الوحدات النمطية باستخدام كبلات التوصيل المتاحة للجمهور.

لا تتطلب معظم إصدارات Arduino أي مبرمج خارجي. كل ما عليك فعله هو الاتصال بجهاز الكمبيوتر الخاص بك باستخدام كابل miniUSB-USB.

تتمثل إحدى مزايا النظام الأساسي في البيئة الحرة الخاصة به مع عدد لا يحصى من المكتبات والأمثلة والبرامج التعليمية للتعامل مع أنواع مختلفة من الأجهزة الخارجية.

2. لمن المنصة؟

اردوينو مخصص للمبتدئين والمبرمجين الإلكترونيين المتقدمين.

سيوفر الشخص الذي يبدأ المغامرة بهذا النوع من النظام الكثير من الوقت والأعصاب عند تكوين المبرمجين وفحص الاتصالات وتثبيت برامج التشغيل. من المعروف أنه من الأفضل التعلم من الأمثلة. بالنسبة إلى Arduino ، يوجد الكثير منها على موقع المشروع وعلى الإنترنت بالكامل.

سيحب المستخدمون الأكثر تقدمًا العديد من المكتبات الافتراضية (بما في ذلك: EEPROM و Ethernet و Display و Servo و SPI و TWI و WiFi) ، بالإضافة إلى الملفات التي يوفرها منتجو الوحدات الإلكترونية (مثل موردنا - Pololu).

مثال:

يتلخص دعم شاشة LCD 16x2 الشهيرة في بضعة أسطر بسيطة من التعليمات البرمجية:

LiquidCrystal LCD (12 ، 11 ، 5 ، 4 ، 3 ، 2) ؛ // زيادة الخيوط

lcd.begin (16 ، 2) ؛ // حدد نوع العرض المكون من 16 عمودًا ، سطرين

lcd.print ("Hello World") ؛ // توفير نص لعرضه

يمكن العثور على الكود الكامل الذي يعرض الكلمات "Hello World" ومخطط اتصال الشاشة على: Arduino.cc.

3. أي إصدار تختار؟

يعتمد اختيار الإصدار على الغرض من استخدام الوحدة. في متجرنا متوفرة:

الخطوة 1: Arduino Uno R3

اردوينو اونو R3

أبسط نسخة من الوحدة. ستجد على الطبق:

متحكم Atmega328 (فلاش 32 كيلو بايت ، SRAM 2 كيلو بايت ، سرعة ساعة 16 ميجا هرتز)

14 مدخلًا / مخرجًا رقميًا - يمكن توصيلها ، على سبيل المثال ، بمصابيح LED والأزرار وشاشات العرض وما إلى ذلك.

· 6 مخرجات PWM - على سبيل المثال للتحكم في سرعة دوران المحركات ، وضبط موضع المؤازرة

· 6 مدخلات تناظرية - تسمح بتشغيل جميع أنواع أجهزة الاستشعار والمحولات ذات الخرج التناظري

واجهات الاتصال:

UART - واحدة من أسهل الطرق لتبادل البيانات مع جهاز كمبيوتر

· I2C / TWI - دعم أجهزة الاستشعار ودوائر الوقت

· SPI - التواصل مع محولات الطاقة السريعة أو الذكريات الخارجية

مزود الطاقة:

· USB أو مصدر خارجي (مثل محول التيار المتردد)

يعد Arduino Uno خيارًا جيدًا للمشاريع الصغيرة البسيطة نسبيًا. يمكنك تنفيذه بنجاح ، على سبيل المثال ، التحكم في المحرك ، وحدة التحكم في الإضاءة مع واجهة المستخدم ، وشاشة LCD. يوصى أيضًا بالوحدة للمستخدمين الذين يدخلون عالم وحدات التحكم الدقيقة والأنظمة المدمجة.

الخطوة 2: اردوينو ليوناردو

اردوينو ليوناردو

· نسخة أخرى يمكن أن نجد عليها:

· متحكم ATmega32u4 (فلاش 32 كيلو بايت ، 2.5 كيلو بايت SRAM ، سرعة ساعة 16 ميجا هرتز)

· 20 مدخلًا / مخرجًا رقميًا - يمكن ، على سبيل المثال ، توصيل مصابيح LED والأزرار وشاشات العرض وما إلى ذلك.

· 7 نواتج PWM

· 12 مدخلًا تناظريًا - أكثر بمرتين من إصدار Uno ، وهذا يعني إمكانية توصيل المزيد من أجهزة الاستشعار بإخراج تناظري

واجهات الاتصال:

UART - واحدة من أسهل الطرق لتبادل البيانات مع جهاز كمبيوتر

· I2C / TWI - دعم أجهزة الاستشعار ودوائر الوقت

· SPI - التواصل مع محولات الطاقة السريعة أو الذكريات الخارجية

USB - يسمح لك بتوصيل أجهزة الكمبيوتر الشائعة

· مصدر الطاقة: USB أو مصدر خارجي (مثل محول التيار المتردد)

إذا كان مشروعنا هو استخدام جهاز يتصل عبر واجهة USB ، فسيكون Arduino Leonardo هو الخيار الأمثل. يحتوي النظام على وحدة تحكم USB مدمجة تميزه عن غيره.

يوفر المنتج أيضًا إصدارات ذات "ملف شخصي منخفض". لا تحتوي اللوحة على موصلات ، ويمكن للمستخدم لحامها وفقًا لتقديره الخاص. جميع العناصر في العلب الملحومة السطح. يكون الخيار مفيدًا عندما يتعين على مشروعنا الإنجاب في مساحة صغيرة.

الخطوة 3: Arduino Mega 2560

اردوينو ميجا 2560

إصدار مصمم لتنفيذ مشاريع أكثر شمولاً. لديها ما يصل إلى 54 من المدخلات / المخرجات الرقمية ، والمزيد من الذاكرة وواجهات الاتصال أكثر من Arduino UNO و Leonardo. تحتوي اللوحة على: ATmega2560 من عائلة AVR (فلاش 256 كيلو بايت ، SRAM 8 كيلو بايت ، سرعة ساعة EEPROM 4kb 16 ميجا هرتز) 54 مدخلات / مخرجات رقمية للأغراض العامة 14 مخرج PWM 16 مدخلًا تناظريًا - واجهات اتصال: 4 xUART - واحدة من أسهل الطرق لتبادل البيانات مع PCI2C / TWI - دعم المستشعرات ودوائر الوقت SPI - التواصل مع محولات الطاقة السريعة أو الذكريات الخارجية مصدر الطاقة: USB أو مصدر خارجي (مثل محول التيار المتردد) الوحدة النمطية أغلى من الإصدارات السابقة ، ولكن لديها المزيد من الخيارات. يحتوي متحكم Atmega2560 على محيط غني وكمية كبيرة من الذاكرة. 256kB Flash - يسمح لك بدعم التعليمات البرمجية الموسعة ، 4kB EEPROMU لكتابة الكثير من البيانات.

الخطوة 4: Arduino Mega ADK

اردوينو ميجا ADK

بالإضافة إلى مزايا Arduino Mega ، فإن ADK لديه أيضًا القدرة على الاتصال بنظام Android عبر واجهة USB تتحكم فيها شريحة MAX34210. مواصفات الوحدة مشابهة لـ Arduino Mega:

· ATmega2560 من عائلة AVR (فلاش 256 كيلو بايت ، SRAM 8 كيلو بايت ، سرعة ساعة EEPROM 4kb 16 ميجا هرتز)

· 54 مدخلات / مخرجات رقمية للأغراض العامة

14 مخرجات PWM

· 16 مدخلات تناظرية

واجهات الاتصال:

· 4 xUART - واحدة من أسهل الطرق لتبادل البيانات مع جهاز كمبيوتر

· I2C / TWI - دعم أجهزة الاستشعار ودوائر الوقت

· SPI - التواصل مع محولات الطاقة السريعة أو الذكريات الخارجية

· مصدر الطاقة: USB أو مصدر خارجي (مثل محول التيار المتردد)

تم تصميم إصدار ADK للمشاريع التي تستخدم الاتصالات مع Android. تتيح لك وحدة تحكم USB المدمجة أيضًا توصيل كاميرا أو وحدة تحكم في اللعبة أو وحدة تحكم في الحركة.

الخطوة 5: اردوينو ليوناردو إيثرنت

اردوينو ليوناردو إيثرنت

الميزة الرئيسية للوحدة هي سهولة الاتصال بالشبكة. تحتوي الوحدة على مقبس شبكة مزود بوحدة تحكم إيثرنت. يوجد أيضًا فتحة لبطاقة ذاكرة microSD على اللوحة. مواصفات مشابهة لـ Arduino Leonardo:

· متحكم Atmega32u4 (32 كيلو بايت فلاش ، 2.5 كيلو بايت SRAM ،

· سرعة الساعة 16 ميجا هرتز)

· 20 مدخلًا / مخرجًا رقميًا - يمكن ، على سبيل المثال ، توصيل مصابيح LED والأزرار وشاشات العرض وما إلى ذلك.

· 7 مخرجات PWM - على سبيل المثال للتحكم في سرعة دوران المحركات ، وضبط موضع المؤازرة

· 12 مدخلًا تناظريًا - يسمح بتشغيل جميع أنواع أجهزة الاستشعار والمحولات ذات الإخراج التناظري

واجهات الاتصال:

UART - واحدة من أسهل الطرق لتبادل البيانات مع جهاز كمبيوتر

· I2C / TWI - دعم أجهزة الاستشعار ودوائر الوقت

· SPI - التواصل مع محولات الطاقة السريعة أو الذكريات الخارجية

· الطاقة: مصدر خارجي (مثل محول التيار المتردد)

تم تصميم إصدار Ethernet للمشاريع التي تتطلب الاتصال بالشبكة. الملاءمة أيضًا هي فتحة بطاقة microSD مدمجة ، حيث يمكن تخزين بيانات أكثر من ذاكرة وحدة التحكم الدقيقة نفسها.

الخطوة 6: Arduino Due

اردوينو ديو

بفضل Arduino Due ، يمكن للمستخدم إنشاء أنظمة باستخدام متحكم Cortex M3 ARM 32 بت استنادًا إلى مكتبات Arduino. المواصفات كما يلي:

· جهد الإمداد: 7 فولت إلى 12 فولت (موصى به) ، 6 فولت - 20 فولت (الحد الأقصى)

· Mikrokontroler: AT91 SAM3X8E ، rdzeń 32 بت ARM Cortex M3

· الحد الأقصى لتردد الساعة: 84 ميجا هرتز

· ذاكرة SRAM: 96 كيلو بايت ذاكرة فلاش: 512 كيلو بايت

· دبابيس I / O: 54

قنوات PWM: 12

· عدد المدخلات التناظرية: 12 (قنوات تحويل A / D)

محول D / A (رقمي تناظري)

· تحكم DMA

واجهات المسلسل: UART ، SPI ، I2C ، CAN ، USB

المصحح JTAG

اللوحة مخصصة للمستخدمين الذين يرغبون في التعرف على أحدث الحلول في عالم الميكروكونترولر. لديها بالتأكيد قدرات أكثر من الإصدارات القائمة على AVR ، والدوائر الطرفية الغنية ، بما في ذلك المحول الرقمي إلى التناظري.

بالإضافة إلى ما سبق ، يوفر Arduino أيضًا:

Arduino Zero M0 Pro - 32 بت Cortex M0 - وحدة متحكم Atmel ATSAMD21G18 32 بت مزودة بنواة ARM Cortex M-0. يحتوي على ذاكرة فلاش بسعة 256 كيلوبايت ، وذاكرة وصول عشوائي بسعة 32 كيلوبايت ، و 14 إدخال / إخراج رقمي ، و 12 قناة PWM ، و 6 مدخلات تناظرية ومخرج واحد ، وواجهات اتصال شائعة. تعمل الوحدة مع 3.3 فولت.

Arduino Yún - WiFi - اتصال Arduino ونظام Linux. تتيح لك الوحدة القائمة على نظام ATmega32u4 المستخدم في ليوناردو برمجة الجهاز والتحكم فيه لاسلكيًا عبر شبكة WiFi والمكتبة المناسبة. يوجد أيضًا إصدار Arduino Yun PoE - يتم تشغيله من شبكة Ethernet.

Arduino Micro - وحدة مصغرة تعتمد على Arduino Leonardo ، تتميز بصغر حجمها. لديها متحكم AVR Atmega32U4. مزود بـ 20 مدخلات ومخرجات رقمية وواجهات اتصالات شائعة.

4. أمثلة على الاستخدام

- اردوينو والتوجيه في الفضاء ثلاثي الأبعاد.

مثال على استخدام جيروسكوب ثلاثي المحاور ومقياس تسارع ومقياس مغناطيسي (نظام MinImu9) للتوجيه في مساحة ثلاثية الأبعاد.

- شاشة اردوينو وشاشة LCD.

دعم شاشة LCD بوحدة تحكم HD44780 باستخدام وحدة Arduino.

- التحكم في محرك التيار المستمر باستخدام منصة Arduino.

مثال على وحدات المناولة (H-bridges) المستخدمة للتحكم في اتجاه وسرعة محركات التيار المستمر.

- الاتصال بشبكة إيثرنت

اتصال اردوينو بوحدة إيثرنت ENC28J60.