Bắt đầu với Arduino: Những điều bạn cần biết: 4 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Tôi đã làm việc với Arduino và thiết bị điện tử trong nhiều năm và tôi vẫn đang học hỏi. Trong thế giới ngày càng mở rộng của các bộ điều khiển vi mô này, bạn rất dễ bị lạc đường và chạy vòng quanh để cố gắng tìm kiếm thông tin.

Trong Có thể hướng dẫn này, tôi sẽ chỉ cho bạn:

Arduino là gì và làm gì.

Bắt đầu từ đâu với Arduino.

Làm thế nào để tìm thấy các nguồn hữu ích.

Đây là tất cả những điều tôi học được qua kinh nghiệm, và là những phương pháp đã được thử nghiệm để thành công. Tôi sẽ không phủ nhận rằng có lẽ có hàng trăm hướng dẫn khác nhau để bắt đầu với Arduino, nhưng đây là những điều tôi thấy hữu ích nhất trong những ngày đầu của mình. Vì vậy, hãy làm theo và chúng ta hãy khám phá Thế giới tuyệt vời của Arduino.

Xin lưu ý: Một số hình ảnh trong Hướng dẫn này là ảnh chụp màn hình. Những hình ảnh trong chúng là tài sản của chủ sở hữu tương ứng và có thể phải tuân theo bản quyền. Tôi đã biên soạn chúng ở đây dưới dạng thiết bị ngoại vi để hỗ trợ việc phát triển Tài liệu hướng dẫn của tôi như một tài nguyên giáo dục phi lợi nhuận, phù hợp với học thuyết Sử dụng hợp pháp.

Bước 1: Arduino: Nó là gì và nó làm gì?

Arduino là một nền tảng điện tử mã nguồn mở được thiết kế cho người sáng tạo, dựa trên phần cứng đơn giản và dễ sử dụng cũng như một loạt các cảm biến, bộ điều khiển và màn hình có thể hoán đổi cho nhau. Thuật ngữ này, theo nghĩa rộng hơn, thường được sử dụng để chỉ một lĩnh vực lớn các bộ điều khiển vi mô dựa trên vi mạch Atmel.

Theo thuật ngữ của giáo dân, chúng giống như những chiếc máy tính thu nhỏ, đơn giản hóa. Như bạn có thể tưởng tượng, đây là một lĩnh vực rộng lớn, ngày càng mở rộng, với hàng trăm biến thể của bộ điều khiển vi mô, cấu hình và thiết bị cảm biến. Ở đây, tôi đã thu hẹp nó xuống những điều cơ bản.

Trong phần Có thể hướng dẫn này, tôi sẽ xem xét 3 trong số các bảng Arduino phổ biến nhất (cũng là bảng yêu thích của tôi):

The Uno, Nano, và The Mega

Tôi cũng sẽ xem xét việc sử dụng IDE (chương trình chúng tôi sử dụng để mã Arduino), lá chắn và cảm biến.

Để tìm hiểu thêm về các bảng cụ thể, hãy tham khảo bước 'Tài nguyên'

Các điều khoản và định nghĩa hữu ích:

Bộ điều khiển vi mô: Bất kỳ mạch lập trình nào dựa trên mã điều kiện và độ trễ được lặp lại. Không nên nhầm lẫn với một bộ vi xử lý, nó đề cập đến bản thân chip điều khiển hoặc một bo mạch phức tạp hơn nhiều như RaspberryPi.

Bo mạch: Phần cứng dựa trên Arduino, thường được sử dụng để chỉ bản thân bộ điều khiển vi mô ("bo mạch Arduino Uno")

Tấm chắn: Phần mở rộng của bo mạch, thường được thiết kế để cắm hoàn hảo vào cấu hình chân cắm sẵn có, giúp tăng thêm bố cục và thêm các chức năng chưa được tích hợp sẵn vào bo mạch cơ sở (ví dụ: Tấm chắn động cơ cho phép điều khiển động cơ, lá chắn Ethernet thêm khả năng sử dụng các chức năng internet, lá chắn Bluetooth bổ sung kết nối bluetooth, v.v.)

IDE (cụ thể hơn là Arduino IDE): Phần mềm được sử dụng phổ biến nhất để viết và tải mã lên bảng Arduino. Ngoài ra còn có tùy chọn để sử dụng nó cho các bảng không phải Arduino khác, chẳng hạn như RaspberryPi.

Thư viện: một phần bổ sung cho mã dưới dạng một tệp riêng biệt, được sử dụng để thêm các chức năng phụ và cho phép tương thích với các lá chắn và thành phần mà không cần biết các hàm và thuật toán cực kỳ dài và phức tạp.

Cảm biến: bất cứ thứ gì có thể nhận đầu vào vật lý và chuyển nó thành tín hiệu điện

Uno:

Arduino Uno cho đến nay là bảng Arduino mang tính biểu tượng nhất và có lẽ là phổ biến nhất mà bạn có thể nhận được. Nó có 14 chân I / O kỹ thuật số, có thể thay đổi giữa Bật và Tắt, 6 trong số đó có khả năng sử dụng PWM hoặc Điều chế độ rộng xung, thay đổi điện áp đầu ra bằng cách bật và tắt chân khác nhau nhanh chóng (xung ' ') tại các khoảng thời gian khác nhau (' chiều rộng ') để làm cho đầu ra cao hơn hoặc thấp hơn (' điều chế '). Nó cũng có 6 chân Đầu vào Analog. Tất cả các chân có thể được sử dụng làm đầu vào hoặc đầu ra, và một số chân có chức năng đặc biệt khi được sử dụng với các lá chắn và thư viện cụ thể.

Sự thật thú vị: Arduino Uno có sức mạnh xử lý cao hơn các máy tính có kích thước trong phòng được sử dụng cho các sứ mệnh lên mặt trăng của Apollo thời kỳ đầu và nó nằm gọn trong tay bạn!

Hầu hết các tấm chắn đều được dựa xung quanh và được chế tạo cho Arduino Uno, và đây thường được coi là bảng tốt nhất để bắt đầu khi mới bắt đầu. Và tôi hoàn toàn đồng ý. Uno có thể không phải là linh hoạt nhất, nhưng chắc chắn là dễ thiết lập và sử dụng nhất, và hầu hết các dự án và hướng dẫn về Arduino đều bắt đầu với Uno.

Nano:

Thứ này, như tên của nó, là một bảng nhỏ hơn. Nó có ít bộ nhớ hơn Uno, nhưng nếu không thì chia sẻ hầu hết các chức năng giống nhau trong một gói nhỏ hơn nhiều. Ý tưởng đằng sau Nano là các vi mạch có thể đeo được và thu nhỏ để sử dụng trong không gian chật hẹp hoặc trong các dự án nhạy cảm với trọng lượng, chẳng hạn như máy bay không người lái. Loại này có ít chân cắm hơn do kích thước nhỏ hơn, nhưng nó cũng rẻ hơn Uno và sẽ phù hợp với nhiều nơi hơn.

Mega:

Một lần nữa, cái tên nói lên tất cả. Bo mạch này dài hơn Uno và có tổng cộng 54 chân I / O kỹ thuật số, 15 trong số đó có khả năng PWM và 16 chân đầu vào tương tự. Bảng này dành cho các dự án lớn hơn, tốt hơn và lớn hơn. Và vâng, tôi đã cố tình lặp lại chính mình. Bo mạch này rất lớn và nó tương thích với hầu hết các tấm chắn giống như Uno, vì nó có cùng cấu hình chân cắm ban đầu. Nó cũng được tăng cường bộ nhớ, vì vậy nó có thể chạy các chương trình lớn hơn dễ dàng hơn.

IDE:

Arduino IDE là một nền tảng tương đối đơn giản để sử dụng cho đến khi viết mã. Đối với bảng Arduino, nó sử dụng ngôn ngữ lập trình của riêng nó, nhưng nó có nhiều đặc điểm giống với các ngôn ngữ mã hóa phổ biến như Java và C. Đường cong học tập rất nhẹ nhàng và có hàng trăm ví dụ trực tuyến và thậm chí được tích hợp sẵn trong phần mềm. hướng dẫn bạn thông qua các khía cạnh nhất định của mã. Tôi đã sử dụng cái này từ năm 13 tuổi và tôi vẫn chưa biết một nửa công việc của mọi thứ, vì vậy đừng lo lắng, bạn không cần phải là một người giỏi để sử dụng Arduino.

Khiên:

Các tấm chắn khác nhau được sử dụng khác nhau. Rõ ràng. Và họ cũng có các bộ mã khác nhau cần thiết để chạy chúng. Nhưng đừng làm tăng thông khí, tôi vẫn chưa hoàn thành. Đối với hầu hết các tấm chắn mà bạn có thể mua hiện tại, đã có mã ví dụ tích hợp sẵn trên IDE hoặc một hướng dẫn trực tuyến rất hay. Tất cả những gì bạn phải làm là tìm ra nó. Xem "Tài nguyên" để biết cách thực hiện việc này.

Cảm biến:

Tương tự như Shields, các cảm biến, bộ điều khiển và màn hình khác nhau sẽ có các mã khác nhau được liên kết với chúng. Quy trình tìm ví dụ tương tự cũng được áp dụng.

Vì vậy, bây giờ bạn đã biết thêm một chút về Arduino, hãy chuyển sang phần Bắt đầu từ đâu.

Bước 2: Làm thế nào và bắt đầu từ đâu với Arduino

Như tôi đã đề cập trong bước trước, bộ điều khiển vi mô Arduino bao gồm một loạt các bảng và thiết bị khác nhau. Trong bước này, tôi sẽ cung cấp cho bạn một số gợi ý về nơi bắt đầu và những gì cần đạt được đầu tiên.

Có lẽ lời khuyên hữu ích nhất mà tôi có thể dành cho bạn là: Hãy bắt đầu đơn giản. Học cách sử dụng Arduino là một quá trình đòi hỏi thời gian và nếu bạn cố gắng làm quá nhiều việc cùng một lúc, bạn sẽ chỉ cảm thấy thất vọng. Tôi bắt đầu sở thích của mình với Arduino bằng cách nhấp nháy đèn LED. Và bạn biết tôi thích làm gì nhất, trong số tất cả những thứ tôi sử dụng Arduino không? Đèn LED nhấp nháy. Vì vậy, thực sự, bất kể tham vọng của bạn đối với việc sử dụng Arduino là gì, tôi thực sự khuyên bạn nên thử các ví dụ Blink và Fade trước trong Arduino IDE và thử các ví dụ đó trước khi bạn thử bất cứ điều gì phức tạp.

Bắt đầu từ đâu:

Hãy tự hỏi bản thân điều này: Bạn muốn sử dụng Arduino để làm gì? Câu hỏi này sẽ xác định những gì bạn nên tìm kiếm trong một bảng Arduino trước khi bạn có được cái đầu tiên của mình.

Nếu bạn không thực sự biết hoặc chỉ nghĩ đến một thứ gì đó đơn giản như một con robot nhỏ, tôi sẽ giới thiệu Uno. Nếu bạn muốn sản xuất thiết bị đeo hoặc vi mạch thu nhỏ, tôi sẽ đề xuất Nano (hoặc Micro, tùy thuộc vào mức độ phức tạp của những gì bạn muốn làm). Nếu bạn muốn có một dự án lớn, như máy in 3D, rô bốt lớn hoặc mạng cảm biến, tôi sẽ đề xuất Mega. Nếu xử lý nặng và bẻ khóa dữ liệu là dự án bạn lựa chọn, thì Zero hoặc Due sẽ là một ý tưởng hay. Và nếu bạn muốn có giao diện máy tính, tức là bàn phím, cần điều khiển hoặc chuột tùy chỉnh, thì Leonardo là dành cho bạn. Và danh sách không kết thúc ở đó. Ngày càng có nhiều bảng Arduino ngoài kia, và những bảng tôi đã đề cập ở đây chỉ là những điều cơ bản. Có những bảng như Yún hoặc Tian có thể chạy Linux và về cơ bản hoạt động giống như các phiên bản nhỏ của máy tính hoàn chỉnh và rất nhiều biến thể trên các bảng khác mà tôi đã đề cập, bổ sung các tính năng và đặc biệt khác nhau cho một phạm vi cụ thể của các dự án.

Để biết thêm chi tiết về các bảng cụ thể và danh sách đầy đủ các bảng, hãy xem bước tiếp theo của tôi, 'Tài nguyên'.

Những gì cần nhận được đầu tiên:

Bắt đầu bằng cách lấy bảng chính nó. Và đừng lo lắng khi bạn nhìn thấy các thẻ giá trên trang Arduino chính thức. Mặc dù tôi có thể thành thật nói rằng thương hiệu Arduino Arduinos có chất lượng cao hơn nhiều và được đảm bảo hoạt động tốt, nhưng tôi thực sự không thích chi quá nhiều tiền cho chỉ một món đồ. Hãy chuyển sang Amazon, và họ đã có các phiên bản nhân bản của Arduino, thực sự là thứ giống nhau do các công ty khác nhau sản xuất, với giá thấp hơn một nửa. Hoặc, tôi có thể mua cùng một bảng và một bộ linh kiện, với cùng một mức giá, tôi có thể mua một Arduino chính hãng. Tuy nhiên, nếu bạn có tiền để chi tiêu, hãy mua từ những người chơi Arduino chính thức, vì họ là những người phát triển hầu hết các bộ điều khiển vi mô mới và hỗ trợ phần mềm được sử dụng để viết mã chúng. Sự lựa chọn, thực sự, là của bạn.

Nếu bạn đang có ý định mua Uno hoặc Mega, tôi thực sự khuyên bạn nên mua một bộ khởi động. Tôi đã biên soạn một danh sách các liên kết đến một vài liên kết khác nhau trong bước tiếp theo. Bộ dụng cụ khởi động sẽ không chỉ đi kèm với Arduino mà còn có cả tấn cảm biến và linh kiện hữu ích, bao gồm cả người bạn tốt nhất của mọi nhà xây dựng mạch: bảng mạch. Và phần tốt nhất? Bộ khởi động thực sự rẻ hơn so với việc mua tất cả các thành phần riêng lẻ. Bằng rất nhiều. Ví dụ: một dự án mà tôi sẽ tốn khoảng € 100 để xây dựng thì tôi chỉ tốn € 50 vì tôi đã tìm thấy một số bộ dụng cụ khởi động tốt, và sau đó tôi có thể xây dựng thêm ba dự án với các thành phần còn sót lại.

Nếu bạn không có Uno hoặc Mega, tôi vẫn khuyên bạn nên dùng một bộ khởi động chỉ đi kèm với các cảm biến và các thành phần bổ sung, chứ không phải bảng Arduino. Nhân tiện, đây là điều cần chú ý. Khi mua một bộ khởi động, hãy đảm bảo rằng nó thực sự bao gồm tất cả các thành phần trong hình ảnh, vì một số sẽ nói "dành cho Arduino" và hiển thị một Uno, nhưng không thực sự đi kèm. bạn có thể xác minh nội dung của bộ tài liệu.

Khi bạn đã có Arduino, bước tiếp theo là tải xuống IDE và tìm một số hướng dẫn hay. Đọc tiếp trong bước tiếp theo của tôi để tìm ra những nơi tốt nhất để có được những thứ này.

Bước 3: Tài nguyên

Trong bước này, tôi sẽ chỉ ra một số tài nguyên rất hữu ích cho tất cả những người tự làm sử dụng Arduino, cũng như cách tìm thêm. Tôi cũng sẽ bao gồm danh sách những nơi tốt để mua các sản phẩm Arduino và một vài bộ dụng cụ khởi động yêu thích của tôi.

IDE:

IDE là trung tâm của tất cả các dự án Arduino. May mắn thay, nó cũng miễn phí để tải xuống, mặc dù bạn có thể quyên góp cho những người đã viết nó nếu bạn muốn. Bạn có thể tìm thấy tất cả các phiên bản của nó thông qua liên kết này. Cũng có một tài liệu tham khảo hữu ích có sẵn ở đây.

Thư viện:

Arduino IDE đi kèm với một số thư viện tích hợp cho chức năng mở rộng, nhưng tôi thấy mình luôn có một vài thành phần không được hỗ trợ trực tiếp. Khi điều này xảy ra, tôi thường Google thành phần với cụm từ tìm kiếm "Thư viện Arduino" bên cạnh nó, để tìm thư viện nào phổ biến nhất (và do đó có lẽ hữu ích nhất). Một cách khác để tìm chúng là thông qua trang web Arduino, Arduino.cc. Tuy nhiên, nơi tốt nhất để truy cập ví dụ mã và thư viện là Github.com. Những người này có mọi thứ khi nói đến thư viện, mã nguồn, các biến thể trên IDE hoặc bất kỳ thứ gì khác liên quan đến phần mềm.

Ban:

Để tìm hiểu về hầu hết các bảng Arduino và các lá chắn phổ biến nhất, trang này là tài nguyên dành cho bạn, với các liên kết đến tất cả các thông số kỹ thuật, sơ đồ và giải thích cho từng thành phần Arduino.

Mã và Tham chiếu:

Để tìm hiểu xem mỗi dòng mã có chức năng gì và nó được sử dụng như thế nào, phần tham khảo của trang web Arduino là nơi bạn nên đến. Hạn chế duy nhất là nó không bao gồm bất kỳ chức năng đặc biệt nào cho các thư viện không được tạo bởi Arduino.

Hướng dẫn và Hướng dẫn:

Đối với các hướng dẫn về Arduino, trang hướng dẫn là một nơi tốt để bắt đầu. Để biết thêm các hướng dẫn và dự án chuyên sâu, https://learn.adafruit.com/ và https://create.arduino.cc/projecthub là những nơi tốt để xem, ngoài ra ở đây trên Bảng hướng dẫn.

Để được hướng dẫn từ các thành viên cộng đồng có kinh nghiệm, diễn đàn Arduino chính thức có lẽ là nơi tốt nhất để đến.

Tìm thêm tài nguyên:

Trong rất nhiều thời gian, điều tốt nhất nên làm là Google những gì bạn đang tìm kiếm. Tuy nhiên, đôi khi thông tin có thể khó nắm bắt. Trong những trường hợp này, tôi thấy mình đang nghiền ngẫm các dự án và hướng dẫn, cũng như diễn đàn Arduino, tìm kiếm tài liệu tham khảo đến các nguồn tốt. Nếu tôi không tìm thấy bất kỳ điều gì, tôi chỉ cần vào diễn đàn và hỏi, bởi vì bạn nên đặt cược rằng với tất cả hàng nghìn người đang chạy qua diễn đàn, ai đó sẽ biết cách giúp bạn.

Bộ dụng cụ khởi động:

Dưới đây là một số bộ công cụ yêu thích của tôi mà tôi giới thiệu cho người mới bắt đầu học Arduino. Chúng có tất cả các thành phần mà bạn sẽ cần để học những điều cơ bản (và một số phức tạp) về mã hóa và mạch điện.

Các bộ dụng cụ có giá tốt nhất, chất lượng cao nhất mà tôi tìm thấy cho đến nay, với sự hỗ trợ nhiều nhất và dịch vụ khách hàng tốt nhất, được bán bởi một công ty có tên Elegoo. Mặc dù họ cũng bán bộ dụng cụ của mình thông qua Amazon, nhưng tôi đã liên kết trang web chính thức vì nó có xu hướng mô tả tốt hơn về các thành phần được bao gồm trong bộ dụng cụ. Tuy nhiên, chúng không phải là bảng hoặc bộ dụng cụ Arduino chính thức, vì vậy hãy nhớ rằng bạn không hỗ trợ trang Arduino khi bạn mua chúng.

Nếu bạn có đủ tiền để chi tiêu, tôi thực sự khuyên bạn nên mua Bộ khởi động Arduino / Genuino chính thức. Nó có hướng dẫn và tài liệu hướng dẫn tốt nhất cho người mới bắt đầu sử dụng bất kỳ bộ công cụ nào trên thị trường và các dự án cũng khá tuyệt.

Nơi tốt nhất, ngoài Amazon, để mua các cảm biến, tấm chắn riêng lẻ và những thứ đó là cửa hàng Adafruit. Chúng có chất lượng cao nhất và mỗi thành phần đều có sẵn tài liệu trực tuyến riêng lẻ.

Xin lưu ý rằng đây là những ý kiến và khuyến nghị của tôi, đừng nhầm với thực tế. Bất kỳ giao dịch mua nào bạn thực hiện đều do bạn lựa chọn và tôi khuyên bạn nên nghiên cứu các bộ dụng cụ khác nhau trước khi mua một bộ.

Bước 4: Phần kết

Vì vậy, bây giờ, bạn có thể mạnh dạn đi vào thế giới của vi điều khiển và Arduino, và bắt đầu với sự tự tin rằng bạn biết tài nguyên của mình nằm ở đâu, nếu khó khăn xảy ra. Trên đây là một loạt các hình ảnh về các dự án khác nhau mà tôi đã thực hiện ở đây trên Guiductables với Arduino, chỉ để cung cấp cho bạn cảm nhận về khả năng vô hạn và hy vọng truyền cảm hứng cho bạn để tạo ra điều gì đó tuyệt vời.

Nếu bạn có câu hỏi về Arduino, hãy hỏi tôi, nhưng hãy nhớ rằng Diễn đàn Arduino sẽ là nơi tốt hơn nhiều để hỏi và họ gần như được đảm bảo sẽ trợ giúp. Tôi không biết tất cả mọi thứ, vì vậy đừng coi bất cứ điều gì tôi nói là đương nhiên, hãy tự tra cứu nếu bạn muốn biết chắc chắn.

Hãy bình chọn nếu bạn thích điều này hoặc học được điều gì đó khi đọc nó!

Như mọi khi, đây là những dự án Nguy hiểm Nổ, sứ mệnh cả đời của anh ấy, "hãy mạnh dạn xây dựng những gì bạn muốn xây dựng, và hơn thế nữa!"

Bạn có thể tìm thấy phần còn lại của các dự án của tôi ở đây.