الشروع في استخدام Arduino: ما تحتاج إلى معرفته: 4 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

لقد كنت أعمل مع Arduino والإلكترونيات منذ سنوات عديدة ، وما زلت أتعلم. في هذا العالم المتنامي من وحدات التحكم الدقيقة ، من السهل أن تضيع وتدير دوائر حولك في محاولة للعثور على المعلومات.

في هذا Instructable ، سأريك:

ما هو Arduino وما يفعله.

من أين تبدأ مع اردوينو.

كيف تجد الموارد المفيدة.

هذه كلها أشياء تعلمتها من خلال التجربة ، وهي طرق مجربة وحقيقية للنجاح. لن أنكر أن هناك على الأرجح المئات من البرامج التعليمية المختلفة لبدء استخدام Arduino ، ولكن هذه هي الأشياء التي وجدتها مفيدة للغاية في أيامي الأولى. لذا تابع معنا ودعنا نستكشف عالم Arduino الرائع.

يرجى ملاحظة: بعض الصور الموجودة في Instructable هي لقطات شاشة. الصور التي تحتوي عليها هي ملك لأصحابها ، وقد تخضع لحقوق الطبع والنشر. لقد قمت بتجميعها هنا كأجهزة طرفية للمساعدة في تطوير Instructable الخاص بي كمورد تعليمي غير ربحي ، وفقًا لمبدأ الاستخدام العادل.

الخطوة 1: اردوينو: ما هو وماذا يفعل؟

Arduino عبارة عن منصة إلكترونية مفتوحة المصدر مصممة للمبدعين ، تستند إلى أجهزة بسيطة وسهلة الاستخدام ، ومجموعة قابلة للتبديل من أجهزة الاستشعار والمعالجات والشاشات. يستخدم المصطلح ، بالمعنى الأوسع ، للإشارة إلى مجال كبير من وحدات التحكم الدقيقة القائمة على رقائق Atmel الدقيقة.

من منظور الشخص العادي ، فهي تشبه أجهزة الكمبيوتر البسيطة والمبسطة. كما قد تتخيل ، هذا مجال ضخم دائم التوسع ، به مئات من المتغيرات من وحدات التحكم الدقيقة والتكوينات ومعدات الاستشعار. هنا ، قمت بتضييقه إلى الأساسيات.

في هذا Instructable ، سأنتقل إلى أكثر من 3 من أكثر لوحات Arduino شيوعًا (والتي تصادف أنها المفضلة لدي أيضًا):

أونو ،

النانو ،

والميجا

سوف أتطرق أيضًا إلى استخدام IDE (البرنامج الذي نستخدمه لتشفير Arduino) والدروع وأجهزة الاستشعار.

لمعرفة المزيد حول لوحات معينة ، ارجع إلى الخطوة "الموارد"

مصطلحات وتعريفات مفيدة:

Micro-Controller (وحدة التحكم الصغيرة): أي دائرة قابلة للبرمجة تستند إلى رمز حلقي للظروف والتأخيرات. لا ينبغي الخلط بينه وبين المعالج الصغير ، والذي يشير إما إلى شريحة التحكم نفسها أو لوحة أكثر تعقيدًا مثل RaspberryPi.

اللوحة: الجهاز الذي يعتمد Arduino حوله ، يستخدم عمومًا للإشارة إلى وحدة التحكم الدقيقة نفسها ("لوحة Arduino Uno")

درع: امتداد للوحة ، مصمم عادةً للفتحة بشكل مثالي على تكوين الدبوس الموجود مسبقًا ، والذي يزيد من التصميم ويضيف وظائف غير مدمجة بالفعل في اللوحة الأساسية (على سبيل المثال ، يسمح درع المحرك بالتحكم في المحركات ، ودرع Ethernet يضيف القدرة على استخدام وظائف الإنترنت ، ويضيف درع البلوتوث اتصال البلوتوث ، وما إلى ذلك)

IDE (بشكل أكثر تحديدًا ، Arduino IDE): البرنامج الأكثر استخدامًا لكتابة وتحميل التعليمات البرمجية إلى لوحة Arduino. هناك أيضًا خيار استخدامه للوحات أخرى غير Arduino مثل RaspberryPi.

المكتبة: إضافة إلى الكود كملف منفصل ، تستخدم لإضافة وظائف إضافية والسماح بالتوافق مع الدروع والمكونات دون الحاجة إلى معرفة وظائف وخوارزميات طويلة ومعقدة للغاية.

المستشعر: أي شيء يمكن أن يأخذ المدخلات المادية وينقلها إلى إشارة كهربائية

أونو:

يعد Arduino Uno أكثر لوحة Arduino شهرة وربما أكثرها شهرة. يحتوي على 14 منفذ إدخال / إخراج رقمي ، والتي يمكن أن تتنوع بين تشغيل وإيقاف ، 6 منها قادرة على استخدام PWM ، أو تعديل عرض النبض ، والذي يغير جهد الخرج عن طريق تشغيل وإيقاف الدبوس يتنوع بسرعة (تختلف النبضات ') على فترات متباينة ("العرض") لجعل الإخراج أعلى أو أقل ("التعديل"). كما أن لديها 6 دبابيس إدخال تناظري. يمكن استخدام جميع المسامير كإدخال أو إخراج ، وبعضها لها وظائف خاصة عند استخدامها مع دروع ومكتبات محددة.

حقيقة ممتعة: يتمتع Arduino Uno بقدرة معالجة أكبر من أجهزة الكمبيوتر بحجم الغرفة المستخدمة في مهام أبولو القمر المبكرة ، وهو يناسب يدك!

تستند معظم الدروع إلى Arduino Uno وهي مصممة خصيصًا ، ويعتبر هذا بشكل عام أفضل لوحة تبدأ بها كمبتدئ. وأنا أتفق تماما. قد لا يكون Uno هو الأكثر تنوعًا ، ولكنه بالتأكيد الأسهل في الإعداد والاستخدام ، ومعظم المشاريع والبرامج التعليمية الخاصة بـ Arduino تبدأ بـ Uno.

النانو:

هذا الشيء ، كما يوحي الاسم ، هو لوحة أصغر. لديها ذاكرة أقل من أونو ، لكنها تشترك في معظم الوظائف في حزمة أصغر بكثير. الفكرة وراء Nano هي الدوائر القابلة للارتداء والمصغرة للاستخدام في المساحات الضيقة أو في المشاريع الحساسة للوزن ، مثل الطائرات بدون طيار. يحتوي هذا على دبابيس أقل بشكل عام نظرًا لصغر حجمها ، ولكنه أيضًا أرخص من Uno وسيناسب المزيد من الأماكن.

ميجا:

مرة أخرى ، الاسم يقول كل شيء. هذه اللوحة أطول من Uno ، ولديها إجمالي 54 منفذ إدخال / إخراج رقمي ، 15 منها قادرة على PWM ، و 16 دبوس إدخال تناظري. هذا المنتدى مخصص لمشاريع أكبر وأفضل وأكبر. ونعم ، لقد كررت نفسي عمدًا. هذه اللوحة ضخمة ، وهي متوافقة مع معظم الدروع نفسها مثل Uno ، لأنها تشترك في نفس تكوين الدبوس الأولي. كما أن لديها ذاكرة متزايدة ، بحيث يمكنها تشغيل برامج أكبر بسهولة أكبر.

IDE:

يعد Arduino IDE نظامًا أساسيًا بسيطًا نسبيًا للاستخدام بقدر ما يذهب الترميز. بالنسبة للوحات Arduino ، فهي تستخدم لغة البرمجة الخاصة بها ، ولكنها تشترك في العديد من الخصائص نفسها مثل لغات البرمجة الشائعة مثل Java و C. منحنى التعلم لطيف للغاية ، وهناك مئات الأمثلة عبر الإنترنت وحتى مضمنة في البرنامج الذي يوجهك خلال جوانب معينة من الكود. لقد كنت أستخدم هذا منذ أن كان عمري 13 عامًا ، وما زلت لا أعرف نصف ما يفعله كل شيء ، لذلك لا تقلق ، فأنت لست بحاجة إلى أن تكون خبيرًا في استخدام Arduino.

دروع:

يتم استخدام الدروع المختلفة بشكل مختلف. بوضوح. ولديهم أيضًا مجموعات مختلفة من التعليمات البرمجية اللازمة لتشغيلها. لكن لا تفرط في التنفس بعد ، فأنا لم أنتهي. بالنسبة لمعظم الدروع التي يمكنك شراؤها حاليًا ، هناك رمز مثال مضمن إثيير موجود بالفعل على IDE ، أو برنامج تعليمي لطيف للغاية عبر الإنترنت. كل ما عليك فعله هو العثور عليه. راجع "الموارد" لمعرفة كيفية القيام بذلك.

المستشعرات:

على غرار الدروع ، سيكون لأجهزة الاستشعار والمعالجات والشاشات المختلفة رموز مختلفة مرتبطة بها. تنطبق نفس العملية للعثور على الأمثلة.

الآن ، بعد أن عرفت المزيد عن Arduino ، دعنا ننتقل إلى من أين تبدأ.

الخطوة 2: كيف وأين تبدأ مع Arduino

كما ذكرت في الخطوة الأخيرة ، تغطي وحدات التحكم الدقيقة من Arduino مجموعة كبيرة من اللوحات والمعدات المختلفة. في هذه الخطوة ، سأقدم لك بعض المؤشرات حول من أين تبدأ ، وماذا تبدأ أولاً.

ربما تكون النصيحة الأكثر فائدة التي يمكنني تقديمها لك مقدمًا هي: ابدأ بسيطًا. تعلم استخدام Arduino هي عملية تستغرق وقتًا ، وإذا حاولت فعل الكثير في وقت واحد ، فسوف تشعر بالإحباط فقط. بدأت هوايتي في Arduino عن طريق وميض مصابيح LED. وأنت تعرف ما الذي أحب القيام به بشكل أفضل ، من بين كل الأشياء التي أستخدم Arduino من أجلها؟ وميض المصابيح. لذا ، مهما كان طموحك لاستخدام Arduino ، فإنني أوصي بجدية أولاً بتجربة أمثلة Blink و Fade في Arduino IDE واللعب مع هؤلاء قبل تجربة أي شيء معقد.

من أين أبدا:

اسأل نفسك هذا: ما الذي تريد استخدام Arduino لأجله؟ سيحدد هذا السؤال ما يجب أن تبحث عنه في لوحة Arduino قبل أن تحصل على أول لوحة.

إذا كنت لا تعرف حقًا ، أو كان لديك شيء بسيط مثل روبوت صغير في الاعتبار ، فإنني أوصي بـ Uno. إذا كنت تريد أن تصنع أجهزة قابلة للارتداء أو دوائر مصغرة ، فإنني أقترح نانو (أو المايكرو ، اعتمادًا على مدى تعقيد ما تريد القيام به). إذا كنت تريد مشروعًا كبيرًا ، مثل طابعة ثلاثية الأبعاد أو روبوت كبير أو شبكة استشعار ، فإنني أقترح ميجا. إذا كانت المعالجة المكثفة وطحن البيانات هو مشروعك المفضل ، فإن الصفر أو الاستحقاق سيكونان فكرة جيدة. وإذا كنت تريد واجهة كمبيوتر ، أي لوحة مفاتيح مخصصة أو عصا تحكم أو ماوس ، فإن ليوناردو يناسبك. والقائمة لا تنتهي عند هذا الحد. هناك عدد متزايد من لوحات Arduino ، وتلك التي ذكرتها هنا هي مجرد الأساسيات. هناك لوحات مثل Yún أو Tian يمكنها تشغيل Linux ، وتعمل بشكل أساسي كإصدارات صغيرة من أجهزة الكمبيوتر الكاملة ، والعديد من الاختلافات على اللوحات الأخرى التي ذكرتها والتي تضيف ميزات وتخصصات مختلفة لمجموعة معينة من المشاريع.

لمزيد من التفاصيل حول لوحات معينة ، وللحصول على قائمة كاملة باللوحات ، راجع خطوتي التالية ، "الموارد".

ما الذي يجب أن تحصل عليه أولاً:

ابدأ بالحصول على السبورة نفسها. ولا تنزعج عندما ترى بطاقات الأسعار على موقع Arduino الرسمي. على الرغم من أنني أستطيع أن أقول بصدق أن علامة Arduino التجارية ذات جودة أعلى بكثير ومضمونة لتكون في حالة جيدة ، إلا أنني لا أحب حقًا إنفاق الكثير من المال على عنصر واحد فقط. انطلق إلى أمازون ، فلديهم نسخ مستنسخة من Arduino ، والتي هي في الحقيقة نفس الشيء من صنع شركات مختلفة ، بأقل من نصف السعر. أو يمكنني الحصول على نفس اللوحة ومجموعة من الأجزاء ، وبنفس السعر يمكنني الحصول على Arduino أصلي. ومع ذلك ، إذا كان لديك المال لتنفقه ، فقم بالشراء من الأشخاص الرسميين في Arduino ، لأنهم هم الأشخاص الذين يطورون معظم وحدات التحكم الصغيرة الجديدة ويدعمون البرامج المستخدمة في ترميزها. الخيار حقًا لك.

إذا كنت تخطط للحصول على Uno أو Mega ، فإنني أوصي بشدة بالحصول على مجموعة أدوات بدء التشغيل. لقد قمت بتجميع قائمة من الروابط لعدد قليل من الروابط المختلفة في خطوتي التالية. لن تأتي مجموعات المبتدئين مع Arduino نفسه فحسب ، بل ستأتي أيضًا مع مجموعة كاملة من المستشعرات والمكونات المفيدة ، بما في ذلك أفضل صديق لكل منشئ الدوائر: لوح التجارب. وأفضل جزء؟ تعتبر مجموعات البداية أرخص في الواقع من شراء جميع المكونات بشكل منفصل. كثيرا. على سبيل المثال ، كلفني مشروع كان سيكلفني حوالي 100 يورو لبناء 50 يورو فقط لأنني وجدت بعض مجموعات بداية جيدة ، وبعد ذلك تمكنت من بناء ثلاثة مشاريع أخرى مع المكونات المتبقية.

إذا لم تحصل على Uno أو Mega ، فما زلت أوصي بمجموعة بداية تأتي فقط مع المستشعرات والمكونات الإضافية ، وليس لوحة Arduino. بالمناسبة ، هذا شيء يجب الانتباه إليه. عند شراء مجموعة أدوات بدء التشغيل ، تأكد من التحقق من أنها تتضمن بالفعل جميع المكونات الموجودة في الصور ، لأن البعض سيقول "من أجل Arduino" ويعرض Uno ، ولكن لا يأتي مع واحد. عادة ستكون هناك قائمة أجزاء حيث يمكنك التحقق من محتويات المجموعة.

بمجرد أن يكون لديك Arduino ، فإن الخطوة التالية هي تنزيل IDE والعثور على بعض البرامج التعليمية الجيدة. تابع القراءة في خطوتي التالية لمعرفة أفضل الأماكن للحصول عليها.

الخطوة 3: الموارد

في هذه الخطوة ، سأشير إلى بعض الموارد المفيدة جدًا لجميع DIYers الذين يستخدمون Arduino ، بالإضافة إلى كيفية العثور على المزيد. سأدرج أيضًا قائمة بالأماكن الجيدة لشراء منتجات Arduino وعدد قليل من مجموعات البداية المفضلة لدي.

IDE:

يعد IDE أساسيًا لجميع مشاريع Arduino. لحسن الحظ ، يمكن تنزيله مجانًا أيضًا ، على الرغم من أنه يمكنك التبرع للأشخاص الذين كتبوه إذا اخترت ذلك. يمكنك العثور على جميع إصداراته من خلال هذا الرابط. يوجد أيضًا مرجع مفيد متاح هنا.

المكتبات:

يأتي Arduino IDE مع عدد من المكتبات المضمنة لوظائف موسعة ، لكنني أجد دائمًا بعض المكونات التي لا يتم دعمها بشكل مباشر. عندما يحدث هذا ، عادةً ما أقوم باستخدام Google المكون مع مصطلحات البحث "Arduino Library" بجانبه ، للعثور على المكتبة الأكثر شيوعًا (وبالتالي ربما الأكثر فائدة). هناك طريقة أخرى للعثور عليهم من خلال موقع Arduino على الويب ، Arduino.cc. ومع ذلك ، فإن أفضل مكان للذهاب إليه على سبيل المثال الرموز والمكتبات هو Github.com. هؤلاء الأشخاص لديهم كل شيء عندما يتعلق الأمر بالمكتبات أو التعليمات البرمجية المصدر أو الاختلافات في IDE أو أي شيء آخر متعلق بالبرامج.

المجالس:

للتعرف على معظم لوحات Arduino والأغطية الأكثر شيوعًا ، تعد هذه الصفحة هي المورد المناسب لك ، مع روابط لجميع المواصفات والخطط والشروح لكل مكون من مكونات Arduino.

الكود والمرجع:

لمعرفة ما يفعله كل سطر من التعليمات البرمجية وكيفية استخدامه ، فإن القسم المرجعي في موقع Arduino على الويب هو المكان المناسب للذهاب إليه. القيد الوحيد هو أنه لا يتضمن أيًا من الوظائف الخاصة للمكتبات التي لم يتم إنشاؤها بواسطة Arduino.

دروس وإرشادات:

بالنسبة إلى البرامج التعليمية على Arduino ، تعد صفحة البرامج التعليمية مكانًا جيدًا للبدء. لمزيد من البرامج التعليمية والمشاريع المتعمقة ، يعد https://learn.adafruit.com/ و https://create.arduino.cc/projecthub أماكن جيدة للبحث ، بالإضافة إلى هنا في Instructables.

للحصول على إرشادات من أعضاء المجتمع ذوي الخبرة ، ربما يكون منتدى Arduino الرسمي هو أفضل مكان للذهاب إليه.

البحث عن المزيد من الموارد:

في كثير من الأحيان ، يكون أفضل شيء تفعله هو Google ما تبحث عنه. في بعض الأحيان ، قد تكون المعلومات بعيدة المنال. في هذه الحالات ، أجد نفسي أتأمل المشاريع والبرامج التعليمية ومنتدى Arduino ، أبحث عن مراجع لمصادر جيدة. إذا لم أجد أيًا منها ، فقد دخلت إلى المنتدى وأسأل ، لأنه من الأفضل أن تراهن على أنه مع وجود الآلاف من الأشخاص الذين يتصفحون المنتدى ، سيعرف شخص ما كيفية مساعدتك.

أطقم المبتدئين:

فيما يلي بعض مجموعاتي المفضلة التي أوصي بها للمبتدئين في تعلم Arduino. لديهم جميع المكونات التي ستحتاجها لتعلم أساسيات (وبعض التعقيدات) الخاصة بالترميز والدوائر.

يتم بيع أفضل الأطقم التي وجدتها حتى الآن من حيث الأسعار والأعلى جودة ، مع أكبر قدر من الدعم وأفضل خدمة عملاء ، من قبل شركة تسمى Elegoo. على الرغم من أنهم يبيعون أيضًا مجموعاتهم من خلال Amazon ، فقد قمت بربط الموقع الرسمي لأنه يميل إلى الحصول على وصف أفضل للمكونات المضمنة في المجموعات. ومع ذلك ، فهي ليست لوحات أو مجموعات Arduino رسمية ، لذا ضع في اعتبارك أنك لا تدعم موقع Arduino عند شرائها.

إذا كان لديك المال لتنفقه ، فإنني أقترح حقًا الحصول على Arduino / Genuino Starter Kit الرسمية. إنه يحتوي على أفضل إرشادات وتوثيق للمبتدئين من أي مجموعة في السوق ، والمشاريع رائعة أيضًا.

أفضل مكان ، بخلاف أمازون ، للحصول على أجهزة استشعار ودروع فردية ، وهذا هو متجر Adafruit. إنها أعلى جودة ، ولكل مكون وثائق فردية متاحة بسهولة عبر الإنترنت.

يرجى ملاحظة أن هذه هي آرائي وتوصياتي ، حتى لا أخطئ في الحقيقة. أي عمليات شراء تقوم بها هي اختيارك الخاص ، وأقترح إجراء بحث في مجموعات مختلفة قبل شراء واحدة.

الخطوة 4: الخاتمة

الآن ، يمكنك الانطلاق بجرأة إلى عالم المتحكمات الدقيقة و Arduino ، والبدء بثقة بأنك تعرف أين تكمن مواردك ، في حالة حدوث مشكلة. أعلاه مجموعة من الصور لمشاريع مختلفة قمت بها هنا على Instructables مع Arduino ، فقط لإعطائك طعمًا للإمكانيات اللانهائية ونأمل أن تلهمك لصنع شيء رائع.

إذا كان لديك أي سؤال حول Arduino ، فلا تتردد في سؤالي ، ولكن ضع في اعتبارك أن منتدى Arduino سيكون مكانًا أفضل بكثير لطرحه ، ويكاد يكون مضمونًا للمساعدة. لا أعرف كل شيء ، لذا لا تأخذ أي شيء أقوله كأمر مسلم به ، ابحث عنه بنفسك إذا كنت تريد أن تعرف على وجه اليقين.

يرجى التصويت إذا أعجبك هذا أو تعلمت شيئًا أثناء قراءة هذا!

كما هو الحال دائمًا ، هذه هي مشاريع Dangerously Explosive ، مهمته مدى الحياة ، "لبناء بجرأة ما تريد بناءه ، والمزيد!"

يمكنك العثور على بقية مشاريعي هنا.