Початок роботи з arduino uno: управління світлодіодом за допомогою кнопки

Ім'я Arduino, як правило, бузне слово серед більшості студентів-електроніків або любителів. Його здатність будувати речі швидше та дешевше за допомогою масової підтримки спільноти в Інтернеті зробила його ідеальним вибором для багатьох людей, які тільки починають працювати з електронікою чи програмуванням. Завдяки спрощеному апаратному проектуванню та середовищу програмування, це можливо навіть людям без будь-якої електроніки чи інформатики навчитися цьому з легкістю. То що насправді це Ардуїно? Як можна з цього розпочати? Що ви можете зробити з цим, щоб покращити свій спосіб життя?

На всі ці запитання ми спробуємо відповісти у цьому посібнику, коли ми проходимо. Ми встановимо Arduino IDE на вашому ПК / ноутбуці та завантажимо зразок програми блимання на Arduino. Тоді ми також побудуємо невелике обладнання, використовуючи хлібну дошку з простою схемою, що складається з перемикача та світлодіода, і програмуємо наш Arduino відповідно до нього. Звучить досить цікаво? !!

Що насправді є Arduino?

Перш ніж ми почнемо вивчати Arduino, нам слід спочатку знати, що це таке. Це важливо, оскільки серед людей поширена помилкова думка, що Arduino є мікроконтролером. Це неправда, давайте тут чітко пояснимо, що Arduino не є мікроконтролером. То що це?

Arduino - це платформа з відкритим кодом, яка складається з простого у використанні обладнання та середовища програмування. Тут просте у використанні обладнання стосується Arduino UNO, а середовище програмування - до IDE Arduino. Існує багато апаратних плат, крім Arduino UNO, таких як Arduino Mega, nano, mini тощо. Але для цілей цього підручника ми дотримуватимемось лише Arduino UNO. IDE Arduino - це програмне забезпечення, за допомогою якого ми програмуємо плату Arduino UNO.

Налаштування IDE Arduino

Першим кроком у нашому процесі буде налаштування IDE Arduino на вашому ноутбуці / ПК. Наведені нижче інструкції стосуються лише користувачів Windows, для інших платформ процедура майже однакова. Якщо у вас виникають проблеми, користувачі Mac і Linux можуть скористатися відповідними посиланнями. Також переконайтеся, що у вас є права адміністратора комп’ютера для зручності встановлення.

Крок 1: Завантажте Arduino IDE з офіційного веб-сайту Arduino, просто натиснувши посилання нижче

Крок 2: Це завантажить файл exe, який буде останньою IDE Arduino вашого часу. На момент, коли я це документую, остання версія - Arduino-1.8.5, а розмір файлу - 90,4 МБ. Існує дуже велика ймовірність, що він оновився до того часу, коли ви це спробуєте.

Після завершення завантаження запустіть файл exe. Вас можуть попросити права адміністратора, якщо буде запропоновано натиснути на так.

Крок 3: Натисніть "Я згоден", щоб погодитись з ліцензійною угодою Arduino.

Крок 4: Далі У розділі Параметри встановлення переконайтеся, що всі прапорці встановлені, як показано нижче, а потім натисніть кнопку Далі.

Крок 5: Тепер ми повинні вибрати місце, де IDE має бути встановлено. За замовчуванням він буде встановлений у каталозі програмних файлів диска C. Настійно рекомендуємо залишити його як такий і натиснути на Встановити

Крок 5: Ви повинні побачити, як IDE встановлюється на вашому комп’ютері. Зачекайте, поки індикатор виконання буде завершено. Екран буде виглядати приблизно так, як показано нижче. Після завершення буде показано "завершено", потім натисніть на кнопку закрити.

Крок 6: Після закриття інсталятора. Перейдіть на робочий стіл, знайдіть файл Arduino exe і запустіть його. Він покаже мітку завантаження, а потім відкриє IDE із мінімальним мінімальним кодом, як показано нижче

Підключення плати Arduino до комп’ютера:

Після встановлення IDE Arduino на нашому комп’ютері наступним кроком буде підключення плати Arduino UNO до нашого комп’ютера. Для цього просто за допомогою кабелю для програмування (синього кольору) підключіть плату Arduino до USB-порту комп’ютера.

Цей синій кольоровий кабель для програмування має три функції, перелічені нижче

1. Він забезпечує необхідну потужність для роботи Arduino UNO, тому ви можете запускати свої проекти, просто безпосередньо живлячи їх через USB-кабель

2. Він програмує мікроконтролер ATmega328 на платі Arduino UNO. За допомогою цього кабелю програма, яку ви пишете на IDE, надсилається в мікроконтролер

3. Він діє як послідовний кабель зв'язку; він може спілкуватися з комп’ютером через послідовний зв’язок, що виступає хорошим інструментом налагодження. Ви зрозумієте про це більше, коли ми глибоко копаємось.

Після живлення плати ви помітите, що маленький світлодіод залишається високим. Це означає, що плата живиться. Ви також повинні помітити інший світлодіод, який блимає через програму мигання за замовчуванням, яку постачальник вже завантажив на ваш Arduino UNO

Оскільки ви вперше підключаєте плату до комп’ютера, може знадобитися деякий час, щоб драйвери почали встановлення автоматично. Давайте перевіримо, чи плату успішно виявив наш комп’ютер. Для цього на вашому комп’ютері потрібно знайти „ Диспетчер пристроїв ”.

Після відкриття диспетчера пристроїв з'явиться опція під назвою « Порти (COM & LPT)», клацніть на ній і перевірте, чи дошка вказана під цим варіантом, як показано нижче

Примітка: Назва порту для моєї плати Arduino виглядала як Arduino Uno, назва вашого Arduino може відрізнятися залежно від постачальника плати. Це може бути CCH450 або щось подібне, тому не турбуйтеся про назву порту.

Якщо ви не можете знайти опцію під назвою “ Порти (COM & LPT)”, це означає, що ваша дошка не виявлена. У цьому випадку це проблема драйвера, тому вам доведеться вручну встановити правильні драйвери для вашої плати.

У деяких випадках ви знайдете більше одного COM-порту, перерахованого в розділі портів, і ви не будете знати, який саме призначений для плати Arduino, оскільки імена також будуть відрізнятися. У такому випадку просто від'єднайте плату і підключіть знову. Перевірте, який COM-порт зникає і з’являється знову, цей COM-порт - це ваш Arduino UNO.

Після того, як ви знайшли правильний COM-порт, запишіть номер COM-порту вашої плати. Тут для моєї плати номер COM-порту дорівнює 13. Цей номер буде змінюватися кожного разу, коли ви змінюєте USB-порт, до якого підключена плата.

Завантаження програми блимання

Тепер давайте завантажимо нашу першу програму на плату Arduino через Arduino IDE, яку ми щойно завантажили. При встановленні Arduino IDE постачається з деякими прикладами програм, що дуже зручно для початківців. Тож давайте відкриємо одну з прикладних програм, вибравши Файл -> Приклади -> Основи -> Блимання, як показано нижче

Це відкриє програму Blink; мета програми - блимати світлодіодом на платі Arduino. Після відкриття програми ми повинні вибрати правильну дошку. Щоб вибрати дошку, яку ми використовуємо, виберіть Інструмент -> Дошки -> Arduino UNO / Genuino, як показано нижче

Далі ми повинні вибрати правильний COM-порт для нашої плати. Ми вже зазначали, що COM-порт для мого Arduino був COM13. Для вас це могло бути інакше. Щоб вибрати порт Com, виберіть Інструменти -> Порт -> COM13

Якщо все правильно, ви повинні помітити Arduino UNO на COM 13 як нижню частину екрана. Після перевірки цього клацніть на піктограму завантаження (виділену синім), щоб завантажити код на дошку, як показано нижче

Після натискання кнопки ви помітите “ Компіляція ескізу ”, а потім, якщо код буде успішно завантажений, ви побачите повідомлення “ Готово завантаження ”, як показано нижче

Тобто ми успішно завантажили першу програму на плату Arduino. Але що це? Що ми зробили? Який результат програми? Щоб знати відповідь на всі ці запитання, давайте створимо невелике обладнання, за допомогою якого ми зможемо світити світлодіод при натисканні кнопки і писати програму самостійно з нуля

Необхідні матеріали:

Для цього проекту необхідні матеріали

• Arduino UNO
• Кабель програмування
• Нажимна Кнопка
• Світлодіод (будь-який колір)
• 1k резистор
• Хлібна дошка
• Підключення проводів

Апаратне підключення:

Повна схема підключення налаштування наведена нижче. Вам просто потрібно слідувати малюнку, щоб встановити зв’язки як такі.

У нашому обладнанні кнопка вводу, яка підключена до другого штифта Arduino. Якщо ви уважно подивитесь, ви помітите, що одна сторона кнопки підключена до заземлення, а інша сторона підключена до штифта № 2. Це означає, що кожного разу, коли ми натискаємо кнопку, штифт No 2 буде підключений до заземлення

Далі світлодіод підключається до виводу номер 3 через резистор 1к. Знову катодний штифт світлодіода (короткий штифт) підключений до землі, а анодний штифт (довший штифт) підключений до виводу 3 через резистор. Цей резистор називається резистором, що обмежує струм, оскільки він обмежує величину струму, що протікає через світлодіод. Якщо цей струм не обмежений, надмірний струм буде протікати через світлодіод, пошкоджуючи його постійно.

Програмування вашого Arduino:

Тепер, коли наше обладнання готове, ми можемо розпочати програмування нашої плати Arduino UNO. Повна Arduino програма буде дана в кінці цієї сторінки, нижче ми просто збираємося через них через підрядник.

Для кожної програми Arduino повинні бути дві функції, які є обов’язковими. Ці дві функції - void setup () та void loop (), їх називають мінімальним мінімумом. Все, що ми пишемо всередині void setup (), буде виконано один раз, і все, що ми напишемо у циклі void, буде виконуватися знову і знову. Обидві функції показані нижче, це те, що ви отримуєте, вибравши Файл -> Новий .

void setup () { // помістіть свій код налаштування сюди, щоб запустити один раз: } void loop () { // помістіть свій основний код тут, щоб запускати повторно: }

Давайте почнемо писати програму в настройках () функцію. Зазвичай оголошення пінів здійснюються всередині функції setup () . У нашому обладнанні ми повинні заявити, що контакт 2 є вхідним контактом, а контакт 3 - вихідним. Це можна зробити за допомогою наступних рядків

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

Але у нас тут є невелика зміна, оскільки штифт 2 використовується як ВХІД, він ніколи не повинен залишатися плаваючим. Це означає, що вхідний штифт завжди повинен бути підключений або до + 5 В, або до землі. У нашому випадку вхід буде підключений до землі, лише якщо ми натиснемо кнопку, і якщо ми не натиснемо кнопку, він залишиться плаваючим. Щоб уникнути цього, ми використовуємо щось під назвою внутрішній підтягуючий резистор. Цей резистор присутній усередині мікроконтролера ATmega 328, і ви не можете його побачити. Щоб використовувати цей резистор, нам просто потрібно написати рядок на Arduino IDE.

Ця лінія буде з'єднувати контакт 2 + 5 В через резистор, тим самим роблячи його високим, коли він не з'єднаний із землею. Тож ми змінюємо ключове слово INPUT як INPUT_PULLUP, як показано нижче

pinMode (2, INPUT_PULLUP);

Тепер, коли ми закінчили з нашою функцією setup (), перейдемо до функції loop (). Тут ми повинні перевірити, чи заземлений контакт 2 (НИЗЬКИЙ), і якщо він заземлений, ми повинні змусити світлодіод світитися, зробивши його pin3 HIGH. Якщо він не заземлений (інакше), ми повинні тримати світлодіод вимкненим, зробивши штифт 3 як НИЗЬКИЙ. Давайте помістимо ці слова в програму типу

if (digitalRead (2) == LOW) { digitalWrite (3, HIGH); } else { digitalWrite (3, LOW); }

Тут термін digitalRead () використовується для зчитування статусу виводу INPUT. Якщо штифт підключений до землі, він повернеться НИЗЬКО, а якщо штифт підключений до + 5 В, він повернеться ВИСОКИЙ.

Подібним чином термін digitalWrite () використовується для встановлення статусу вихідного штифта. Якщо ми встановимо штифт як ВИСОКИЙ, це забезпечить + 5 В як вихід, а якщо ми встановимо штифт як НИЗЬКИЙ, він забезпечить 0 В як вихід.

Отже, для нашої програми, коли ми натискаємо кнопку, висновок 2 буде заземлений (НИЗЬКИЙ), тому ми робимо висновок 3 на виході + 5 В (ВИСОКИЙ). Цього + 5 В буде достатньо, щоб увімкнути світлодіод. Якщо ця умова не виконується, то на виводі 3 буде встановлено 0 В (НИЗЬКИЙ), що врешті-решт вимкне світлодіод.

Тобто наша програма завершена, давайте завантажимо код на нашу плату Arduino, як і те, як ми завантажили код блимання вище.

Перевірка нашого результату:

Після того, як ми успішно завантажили код на плату Arduino, настав час перевірити результати нашої програми. Апаратне підключення мого Arduino показано нижче, щоб перевірити вихід, все що нам потрібно зробити, це натиснути кнопку та перевірити, чи вмикається світлодіод. Тоді, коли ми відпустимо його, світлодіод повинен вимкнутись.

Якщо у вас є якісь проблеми з отриманням цієї роботи, ви можете повідомити про цю проблему в розділі коментарів за допомогою. Або ви також можете скористатися форумами для отримання технічної допомоги. Сподіваюся, ви зрозуміли навчальний посібник і зробили перший крок для дитини з Arduino, як тільки ви почуєтесь зручно з цим основним, ви зможете глибоко зануритися, щоб вивчити Arduino набагато більше.

Знаючи основи роботи з Arduino, ви можете спробувати взаємодіяти з основними компонентами, такими як РК-дисплей 16x2, двигун постійного струму, сервомотор, клавіатура тощо.

Також перевірте всі наші навчальні посібники та проекти з Arduino.