Giới thiệu về Arduino: 18 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Bạn đã bao giờ tự hỏi chế tạo các thiết bị của riêng mình như trạm thời tiết, bảng điều khiển ô tô để theo dõi nhiên liệu, tốc độ và theo dõi vị trí hoặc điều khiển các thiết bị gia dụng của bạn được điều khiển bằng điện thoại thông minh hoặc bạn đã bao giờ tự hỏi về việc tạo ra những con rô bốt tinh vi có thể nói chuyện, đi bộ và cử động cánh tay của nó hoặc Còn về việc tự chế tạo thiết bị máy nghe nhạc mp3, thiết bị phát hiện dấu vân tay, Hệ thống tưới cây tự động, cảm biến động đất, bộ đàm hoặc hệ thống giám sát dựa trên camera CCTV được điều khiển từ xa. Nếu bạn đã từng tự hỏi và bạn sẵn sàng đóng góp vào việc số hóa thế giới thì hãy tin rằng bạn có thể tạo ra tất cả những thứ mà bạn muốn tạo ra và sau đó bạn phải biết một số thiết bị điện tử cơ bản và về vi điều khiển. Bộ vi điều khiển là một thiết kế mạch tích hợp nhỏ gọn lấy đầu vào từ các cảm biến khác nhau như cảm biến nhiệt độ, cảm biến phát hiện chuyển động, cảm biến tìm phạm vi, v.v. và được lập trình để có được đầu ra mong muốn từ các thiết bị truyền động như led, động cơ, rơ le, v.v. Biết mã nguồn mở ngày nay Học hỏi, hiểu biết về thế giới và tạo ra những thiết bị như vậy không phải là một nhiệm vụ khó khăn với sự đóng góp to lớn của cộng đồng Arduino cho thế giới, mọi người có sở thích và kỹ sư trên toàn cầu đều có thể tiếp cận được.

Arduino là một nền tảng phần cứng và phần mềm mã nguồn mở cho những người có sở thích và kỹ sư đọc đầu vào từ các cảm biến khác nhau, xử lý đầu vào đó và cung cấp đầu ra mong muốn bằng cách kích hoạt các bộ truyền động khác nhau, tức là về cơ bản, bạn có thể nói rằng Arduino có thể là bộ não của nhiều dự án.

Bước 1: Các loại Arduino

Có nhiều loại bảng Arduino khác nhau với số lượng khác nhau của chân analog, kỹ thuật số và PWM và điều tuyệt vời là bạn có thể dễ dàng bắt đầu làm việc với bất kỳ loại nào trong số chúng. Các bổ sung Arduino khác nhau được đưa vào đây.

● Arduino Uno

● Đến hạn Arduino

● Arduino Mega

● Bảng Arduino Leonardo

● Bảng Arduino Lillypad

Bước 2: Arduino Uno

Hầu hết những người mới bắt đầu đều bắt đầu sử dụng Arduino Uno, nó có vi điều khiển chính ATMegga328 có bộ nhớ 2KB SRAM VÀ flash 32KB, nó có 14 I / 0 kỹ thuật số trong đó 6 là PWM và 6 là chân đầu ra tương tự. nút đặt lại, giắc cắm nguồn, kết nối USB và hơn thế nữa. Nó bao gồm mọi thứ cần thiết để giữ bộ vi điều khiển; chỉ cần gắn nó vào PC với sự trợ giúp của cáp USB và cung cấp nguồn để bắt đầu với bộ chuyển đổi AC-sang-DC hoặc pin.

Bước 3: Đến hạn Arduino

Bộ vi điều khiển chính của Arduino Due là AT91SAM38XE có bộ nhớ 96KB SRAM, 512KB flash bao gồm 54 chân kỹ thuật số trong đó 12 chân là PWM và có 16 chân đầu vào tương tự

Bước 4: Arduino Mega

Nó chứa ATmea2560 là vi điều khiển có bộ nhớ 8KB

SRAM và flash 256KB có 54 chân IO kỹ thuật số, trong đó 12 chân là PWM và 16 chân đầu vào tương tự, nút đặt lại, giắc cắm nguồn, kết nối USB và nút đặt lại. Nó bao gồm mọi thứ cần thiết để giữ bộ vi điều khiển; chỉ cần gắn nó vào PC với sự trợ giúp của cáp USB và cung cấp nguồn để bắt đầu với bộ chuyển đổi AC-sang-DC hoặc pin. Số lượng chân cắm khổng lồ làm cho bảng Arduino này rất hữu ích cho việc thiết kế các dự án cần nhiều đầu vào hoặc đầu ra kỹ thuật số như nhiều nút.

Bước 5: Arduino Leonardo

Bộ vi điều khiển chính của nó là ATmega32u4 có bộ nhớ 2,5KB SRAM và 32KB flash có 20 chân IO kỹ thuật số và 12 chân đầu vào tương tự. Bảng phát triển đầu tiên của Arduino là bảng Leonardo. Bo mạch này sử dụng một bộ vi điều khiển cùng với USB. Điều đó có nghĩa là, nó có thể rất đơn giản và rẻ tiền. Bởi vì bảng này xử lý trực tiếp USB, nên có thể lấy được các thư viện chương trình để bảng Arduino đi theo bàn phím của máy tính, chuột, v.v.

Bước 6: Bảng Arduino LilyPad

Bảng Arduino Lily Pad là một công nghệ dệt điện tử có thể đeo được Mỗi bảng được thiết kế theo trí tưởng tượng với các miếng kết nối khổng lồ & mặt sau nhẵn để cho phép chúng được may vào quần áo bằng chỉ dẫn điện. Arduino này cũng bao gồm I / O, nguồn và cả bảng cảm biến được chế tạo đặc biệt cho hàng dệt điện tử. Chúng thậm chí có thể giặt được!

Bước 7: Công cụ cho môi trường phát triển Arduino

Ngôn ngữ lập trình Arduino:

Arduino được lập trình bằng C ++ được sử dụng trong các khía cạnh khác nhau của các dự án như phát triển phần mềm nhưng đối với Arduino C ++ được sử dụng với các chức năng bổ sung. Bạn có thể tạo bản phác thảo Arduino, bản phác thảo Arduino là tên được đặt cho tệp mã Arduino. Bạn viết mã trong Arduino IDE. Các bản phác thảo này có thể được lưu vào các thư mục dự án và IDE cung cấp tùy chọn biên dịch mã C ++ sang ngôn ngữ máy và tải chúng lên bảng Arduino.

Arduino IDE

Arduino IDE (Môi trường phát triển tích hợp) là công cụ chỉnh sửa, biên dịch và tải lên mã C ++ nơi bạn có thể viết chương trình của mình để lập trình các chân IO cho nhiều mục đích khác nhau và bạn có thể sử dụng các thư viện mã nguồn mở để viết các chương trình phức tạp được tích hợp với các chức năng khác nhau mà chúng ta sẽ nói sau. thảo luận chi tiết về các thư viện.

Bước 8: Cài đặt Arduino IDE

Bước 1. Tải xuống Arduino IDE

Bước 2. Chờ cho đến khi quá trình tải xuống hoàn tất.

Bước 3. Cài đặt phần mềm và chọn các thành phần mà bạn muốn cài đặt, cũng như vị trí cài đặt.

Bước 4. Chấp nhận cài đặt trình điều khiển khi được Windows 10 nhắc

Bước 9: Cài đặt trình điều khiển Arduino

Vào Start-> gõ Device Manager’> nhấp đúp vào kết quả đầu tiên để khởi chạy Device Manager.

1. Đi tới Cổng> định vị cổng Arduino UNO

2. Trong trường hợp bạn không thể tìm thấy cổng đó, hãy chuyển đến Thiết bị khác và tìm Thiết bị không xác định

3. Chọn cổng Arduino UNO> nhấp vào Cập nhật trình điều khiển.

4. Chọn tùy chọn ‘Duyệt máy tính của tôi cho phần mềm Trình điều khiển’> đi đến vị trí tải xuống phần mềm Arduino> chọn tệp arduino.inf / Arduino UNO.inf (tùy thuộc vào phiên bản phần mềm của bạn)

5. Chờ cho đến khi Windows kết thúc quá trình cài đặt trình điều khiển.

Bây giờ bạn đã cài đặt phần mềm và trình điều khiển Arduino trên máy tính của mình, đã đến lúc mở bản phác thảo đầu tiên của bạn. Chọn loại bảng và cổng của bạn và tải lên một chương trình để đảm bảo rằng bảng của bạn đang hoạt động.

Bước 10: Biểu diễn đồ họa của Arduino IDE

Vì Arduino IDE được sử dụng để chỉnh sửa, lưu, biên dịch và tải mã lên Arduino, đây là biểu diễn đồ họa của Arduino IDE.

Bước 11: Để mở tệp mới trong Arduino IDE

Để mở một tệp mới, hãy nhấp vào tệp-> mới

Bước 12: Để lưu Arduino Sketch

Tệp mới sẽ được mở

Bước 1: Để lưu Arduino Sketch, hãy vào File-> save Một cửa sổ để lưu bản phác thảo sẽ xuất hiện

Bước 2: Đổi tên Arduino Sketch và nhấp vào nút lưu. Bản phác thảo sẽ được lưu.

Bước 13: Ví dụ về chương trình Arduino

Arduino IDE bao gồm nhiều chương trình ví dụ để tìm hiểu và tạo dự án từ chúng, những ví dụ này là về đèn led nháy, đầu ra đầu vào tương tự và kỹ thuật số, giao tiếp nối tiếp, cảm biến, v.v.

Để mở chương trình ví dụ về đèn nháy nhấp chuột vào Tệp-> Ví dụ-> Khái niệm cơ bản-> Nháy mắt

Bước 14: Thư viện Arduino

Theo cộng đồng Arduino “Thư viện là tập hợp mã giúp bạn dễ dàng kết nối với cảm biến, màn hình, mô-đun, v.v. Ví dụ, thư viện LiquidCrystal tích hợp giúp bạn dễ dàng nói chuyện với màn hình LCD ký tự. Có hàng trăm thư viện bổ sung có sẵn trên Internet để tải xuống”. Thư viện bao gồm các phương pháp và chức năng phổ biến như trình điều khiển thiết bị hoặc chức năng tiện ích bằng cách sử dụng thư viện, bạn có thể dễ dàng lập trình mà không cần viết mã nhiều dòng, bạn có thể sử dụng các chức năng xây dựng trước cho chương trình của mình. Có rất nhiều thư viện mã nguồn mở có sẵn trên internet, Arduino IDE cũng cung cấp các thư viện được xây dựng bởi cộng đồng Arduino như thư viện để điều khiển động cơ servo, Ethernet, v.v. Arduino IDE cũng cung cấp tùy chọn cài đặt và sử dụng các thư viện bên ngoài mà bạn cũng có thể tạo thư viện của riêng bạn và cài đặt chúng trong Arduino IDE.

Phương pháp cài đặt thư viện Arduino

Có hai phương pháp mà chúng ta có thể cài đặt thư viện trong Arduino IDE, một là thông qua Trình quản lý thư viện Arduino IDE và phương pháp khác là sử dụng tệp.zip, hầu hết các thư viện đều có sẵn trên trình quản lý Thư viện Arduino nhưng có nhiều thư viện do nhà phát triển tự tạo. và cung cấp chúng trên github để chúng tôi có cả hai tùy chọn nhưng chúng tôi có thể sử dụng bất kỳ tùy chọn nào trong số cả hai.

Cài đặt Thư viện bằng Trình quản lý Thư viện

Để cài đặt thư viện bằng trình quản lý thư viện, hãy nhấp vào phác thảo-> bao gồm thư viện-> Quản lý thư viện

Sau khi trình quản lý thư viện này sẽ được mở ở đây, bạn có thể truy cập huyết thanh đã được cài đặt. Trong ví dụ này, chúng tôi sẽ cài đặt RTCZero, bạn phải tìm kiếm thư viện RTCZero khi tìm thấy nó chọn phiên bản của nó và nhấp vào nút cài đặt, quá trình cài đặt sẽ được bắt đầu.

Nhập thư viện.zip

Các thư viện thường được phân phối dưới dạng tệp ZIP hoặc thư mục. Tên của thư mục là tên của thư viện. Bên trong thư mục sẽ là tệp.cpp, tệp.h và thường là tệp keywords.txt, thư mục ví dụ và các tệp khác theo yêu cầu của thư viện.

Để cài đặt thư viện zip, hãy nhấp vào phác thảo-> Bao gồm Thư viện-> Thêm Thư viện.zip

Cửa sổ Browse sẽ được mở ở đó, thiết lập vị trí nơi thư viện zip được lưu và nhấp vào nút mở

Bước 15: Phím tắt Arduino IDE

Arduino IDE có một số phím ngắn mà qua đó chúng ta có thể thực hiện các chức năng khác nhau như biên dịch, tải lên lưu, v.v.

Bước 16: Ghim IO của Arduino

Arduino là một bảng tạo mẫu thường đi kèm với các cấu hình khác nhau của các chân I / O (đầu vào / đầu ra), các chân đó là chân analog hoặc chân kỹ thuật số,

Pin tương tự

Chân tương tự thực tế là chân đầu vào thường được sử dụng để đọc dữ liệu vật lý làm đầu vào hoặc đó là một chân có thể đọc dữ liệu vật lý từ cảm biến, cảm biến là một thiết bị có thể chuyển đổi năng lượng vật lý thành năng lượng điện. Arduino có thể đọc năng lượng điện này như một tín hiệu điện bằng cách sử dụng các chân analog

Ghim kỹ thuật số

Chân kỹ thuật số có thể là cả chân INPUT và OUTPUT, vì vậy nó được đặt tên là nó có thể đọc INPUT và ghi OUTPUT ở dạng kỹ thuật số. Dữ liệu kỹ thuật số ở dạng CAO hoặc THẤP trong đó CAO có nghĩa là BẬT và THẤP có nghĩa là TẮT, ví dụ nếu đèn led được gắn vào chân kỹ thuật số của Arduino và bạn lập trình chân này thành CAO thì cuối cùng đèn led sẽ BẬT và bằng cách lập trình nó để ở mức THẤP led sẽ TẮT.

Các chân điều chế độ rộng xung

Một số chân kỹ thuật số trong Arduino có thêm chức năng cung cấp Ngõ ra Analog và chúng được gọi là chân PWM, chức năng của chân PWM là ghi OUTPUT trong phạm vi mức giữa mức CAO và mức THẤP, giả sử đèn led được kết nối với chân PWM và bạn muốn điều khiển độ sáng của đèn led hoặc động cơ được gắn vào chân PWM và bạn muốn điều khiển tốc độ của động cơ bạn có thể gán giá trị từ 0-255 để điều khiển độ sáng hoặc tốc độ.

Bước 17: Chương trình nhấp nháy đèn LED Arduino

Khi Arduino IDE và trình điều khiển được cài đặt, hãy kết nối với chương trình

Arduino để nhấp nháy các thành phần LED được yêu cầu được đề cập bên dưới

Các thành phần được sử dụng cho dự án LED nhấp nháy

● Arduino Uno

● Cáp USB loại A / B

● Điện trở 220 Ohm

● LED

● Breadboard

Sơ đồ

Kết nối chân 5 của Arduino Uno với điện trở 220 ohm và kết nối chân điện trở khác với chân anode (+) của Led và kết nối chân GND của Arduino Uno với chân cathode (-) của LED.

Viết chương trình để nhấp nháy đèn LED

Bước 1. Mở Arduino IDE.

Bước 2. Mở một bản phác thảo mới

Bước 3. Lưu bản phác thảo mới dưới dạng CHƯƠNG TRÌNH LED BLINK và xóa chương trình

Bước 4. Chọn Bảng bằng cách nhấp vào Công cụ-> Bảng: -> Arduino Uno

Bước 5. Chọn cổng COM bằng cách nhấp vào Công cụ-> Cổng

Bước 6. Nhấp vào nút Biên dịch

Bước 7. Chờ biên dịch hoàn tất sau đó nhấp vào nút Tải lên

Bạn sẽ thấy thông báo “Đã tải lên xong” khi bạn thấy thông báo này, đèn led được kết nối trên chân 5 của Arduino sẽ nhấp nháy sau một giây.

Bước 18: Màn hình nối tiếp

Arduino IDE có một tính năng có thể giúp ích rất nhiều trong việc gỡ lỗi các bản phác thảo hoặc điều khiển Arduino từ bàn phím máy tính của bạn. Serial Monitor là một cửa sổ bật lên riêng biệt hoạt động như một thiết bị đầu cuối riêng biệt giao tiếp bằng cách nhận và gửi Dữ liệu nối tiếp.

Bạn có thể sửa đổi chương trình nhấp nháy của đèn LED để xem trạng thái của đèn LED được kết nối trên chân 5 của Arduino là CAO hoặc THẤP trên máy tính của bạn bằng cách sử dụng màn hình nối tiếp của Arduino IDE bằng khả năng giao tiếp nối tiếp của Arduino, để thực hiện việc này trước tiên bạn phải thiết lập nối tiếp tốc độ baudrate đến 9600 baud được định nghĩa đơn giản là tốc độ truyền dữ liệu từ Arduino đến máy tính hoặc ngược lại theo bit trên giây vì vậy việc đặt tốc độ truyền là 9600 cũng giống như tốc độ truyền là 9600 bit trên giây.

Viết chương trình để nhấp nháy đèn LED

Bước 1. Mở Arduino IDE.

Bước 2. Mở một bản phác thảo mới

Bước 3. Lưu bản phác thảo mới dưới dạng CHƯƠNG TRÌNH LED BLINK và viết chương trình

Bước 4. Chọn Bảng bằng cách nhấp vào Công cụ-> Bảng: -> Arduino Uno

Bước 5. Chọn cổng COM bằng cách nhấp vào Công cụ-> Cổng

Bước 6. Nhấp vào nút Biên dịch

Bước 7. Chờ biên dịch hoàn tất sau đó nhấp vào nút Tải lên

Bước 8. Mở Serial Monitor bằng cách nhấn Ctrl + Shift + m hoặc nhấp vào góc trên bên phải.

Bước 9. Đặt Tốc độ truyền của Màn hình nối tiếp vì cả Arduino và Máy tính phải có cùng tốc độ truyền cho giao tiếp nối tiếp.

Tại đây, bạn sẽ thấy ngay khi đèn LED tăng CAO hoặc THẤP, thông báo được in nối tiếp trên màn hình nối tiếp