Pierwsze kroki z arduino uno: sterowanie diodami LED za pomocą przycisku

Nazwa Arduino jest zwykle modna wśród większości studentów elektroniki lub hobbystów. Możliwość szybszego i tańszego budowania rzeczy dzięki ogromnemu wsparciu społeczności online sprawiła, że ​​jest to idealny wybór dla wielu osób, które dopiero zaczynają przygodę z elektroniką lub programowaniem. Dzięki uproszczonemu projektowi sprzętu i środowisku programistycznemu, nawet osoby bez wykształcenia elektronicznego lub informatycznego mogą się z łatwością go nauczyć. Czym właściwie jest to Arduino? Jak możesz zacząć od tego? Co możesz z nim zrobić, aby poprawić swój styl życia?

Na wszystkie te pytania postaramy się odpowiedzieć w tym samouczku, gdy będziemy przez nie przechodzić. Skonfigurujemy Arduino IDE na Twoim komputerze / laptopie i załadujemy przykładowy program migający do Arduino. Następnie zbudujemy również mały sprzęt z płytki chlebowej z prostym obwodem składającym się z przełącznika i diody LED i zgodnie z nim zaprogramujemy nasze Arduino. Brzmi wystarczająco interesująco? !!

Czym właściwie jest Arduino?

Zanim zaczniemy uczyć się Arduino, powinniśmy najpierw wiedzieć, co to jest. Jest to ważne, ponieważ wśród ludzi panuje błędne przekonanie, że Arduino jest mikrokontrolerem. To nieprawda, wyjaśnijmy tutaj, że Arduino nie jest mikrokontrolerem. Więc co to jest?

Arduino to platforma programistyczna typu open source, która składa się z łatwego w obsłudze sprzętu i środowiska programistycznego. Tutaj łatwy w obsłudze sprzęt odnosi się do Arduino UNO, a środowisko programowania do Arduino IDE. Istnieje wiele płyt sprzętowych innych niż Arduino UNO, takich jak Arduino Mega, nano, mini itp. Ale na potrzeby tego samouczka będziemy trzymać się tylko Arduino UNO. Arduino IDE to oprogramowanie, za pomocą którego zaprogramujemy płytkę Arduino UNO.

Konfigurowanie Arduino IDE

Pierwszym krokiem w naszym procesie będzie skonfigurowanie Arduino IDE na Twoim laptopie / komputerze. Poniższe instrukcje są bezpośrednie tylko dla użytkowników systemu Windows, na innych platformach procedura jest prawie taka sama. Jeśli napotkasz jakiś problem, użytkownicy komputerów Mac i użytkownicy systemu Linux mogą skorzystać z odpowiednich łączy. Upewnij się również, że masz uprawnienia administratora komputera, aby ułatwić instalację.

Krok 1: Pobierz Arduino IDE z oficjalnej strony Arduino, klikając po prostu poniższy link

Krok 2: Spowoduje to pobranie pliku exe, który będzie najnowszym Arduino IDE w Twoim czasie. W czasie, gdy to dokumentuję, najnowsza wersja to Arduino-1.8.5, a rozmiar pliku to 90,4 MB. Istnieje bardzo duża szansa, że ​​został zaktualizowany przed wypróbowaniem tego.

Po zakończeniu pobierania uruchom plik exe. Możesz zostać poproszony o uprawnienia administratora, jeśli zostanie wyświetlony monit, kliknij tak.

Krok 3: Kliknij „Zgadzam się”, aby zaakceptować Umowę licencyjną Arduino.

Krok 4: Dalej W opcjach instalacji upewnij się, że wszystkie pola wyboru są zaznaczone, jak pokazano poniżej, a następnie kliknij dalej.

Krok 5: Teraz musimy wybrać lokalizację, w której ma zostać zainstalowane IDE. Domyślnie zostanie zainstalowany w katalogu Program files na dysku C. Zaleca się pozostawienie go jako takiego i kliknięcie Zainstaluj

Krok 5: Powinieneś zobaczyć, jak IDE zostanie zainstalowane na twoim komputerze. Poczekaj, aż pasek postępu się wypełni. Ekran będzie wyglądał mniej więcej tak, jak pokazano poniżej. Po zakończeniu wyświetli się „zakończone”, a następnie kliknij przycisk zamykania.

Krok 6: Po zamknięciu instalatora. Przejdź na pulpit i znajdź plik Arduino exe i uruchom go. Wyświetli etykietę rozruchową, a następnie otworzy IDE z minimalnym kodem, jak pokazano poniżej

Połączenie płyty Arduino z komputerem:

Po zainstalowaniu Arduino IDE na naszym komputerze następnym krokiem będzie połączenie płyty Arduino UNO z naszym komputerem. Aby to zrobić, po prostu użyj kabla do programowania (kolor niebieski), aby połączyć płytkę Arduino z portem USB komputera.

Ten niebieski kabel do programowania ma łącznie trzy funkcje, które są wymienione poniżej

1. Zapewnia wymaganą moc do działania Arduino UNO, więc możesz uruchamiać projekty po prostu zasilając je bezpośrednio przez kabel USB

2. Programuje mikrokontroler ATmega328 na płycie Arduino UNO. Program, który piszesz w IDE, jest przesyłany do mikrokontrolera tym kablem

3. Działa jako kabel komunikacji szeregowej; może komunikować się z komputerem za pośrednictwem komunikacji szeregowej, działając jako dobre narzędzie do debugowania. Zrozumiesz więcej na ten temat, gdy będziemy kopać głęboko.

Gdy płyta zostanie zasilona, ​​zauważysz, że mała dioda LED pozostaje wysoko. Ma to oznaczać, że płyta jest zasilana. Powinieneś również zauważyć miganie kolejnej diody LED z powodu domyślnego programu do migania, który został już przesłany przez dostawcę do twojego Arduino UNO

Ponieważ jest to pierwsze podłączenie płyty głównej do komputera, automatyczne rozpoczęcie instalacji sterowników może zająć trochę czasu. Sprawdźmy, czy tablica została pomyślnie wykryta przez nasz komputer. Aby to zrobić, wyszukaj „ Menedżer urządzeń ” na swoim komputerze.

Po otwarciu menedżera urządzeń pojawi się opcja o nazwie „ Porty (COM i LPT)”, kliknij ją i sprawdź, czy płyta jest wymieniona pod tą opcją, jak pokazano poniżej

Uwaga: nazwa portu dla mojej płyty Arduino pojawiła się jako Arduino Uno, nazwa twojego Arduino może się różnić w zależności od dostawcy płyty. Może to być CCH450 lub coś podobnego, więc nie przejmuj się nazwą portu.

Jeśli nie możesz znaleźć opcji o nazwie „ Porty (COM i LPT)” , oznacza to, że Twoja karta nie została wykryta. W takim przypadku jest to problem ze sterownikiem, więc musisz ręcznie zainstalować odpowiednie sterowniki dla swojej płyty.

W niektórych przypadkach w sekcji portów znajdziesz więcej niż jeden port COM i nie będziesz wiedział, który z nich jest przeznaczony dla płyty Arduino, ponieważ nazewnictwo również będzie inne. W takim przypadku wystarczy odłączyć płytę i podłączyć ponownie. Sprawdź, który port COM znika i pojawia się ponownie, ten port COM to Twój Arduino UNO.

Po znalezieniu prawidłowego portu COM zanotuj numer portu COM swojej płyty. Tutaj dla mojej płyty numer portu COM to 13. Ten numer będzie się zmieniał za każdym razem, gdy zmienisz port USB, do którego podłączona jest płyta.

Wgrywanie programu blink

Teraz prześlijmy nasz pierwszy program na płytę Arduino za pośrednictwem Arduino IDE, które właśnie pobraliśmy. Po zainstalowaniu Arduino IDE zawiera kilka przykładowych programów, które są bardzo przydatne dla początkujących. Otwórzmy więc jeden z przykładowych programów, wybierając Plik -> Przykłady -> Podstawy -> Miga, jak pokazano poniżej

Spowoduje to otwarcie programu Blink; celem programu jest miganie diody na płytce Arduino. Po uruchomieniu programu musimy wybrać odpowiednią płytkę. Aby wybrać płytkę, której używamy, wybierz Tool -> Boards -> Arduino UNO / Genuino jak pokazano poniżej

Następnie musimy wybrać właściwy port COM dla naszej płyty. Zauważyliśmy już, że port COM dla mojego Arduino to COM13. Dla ciebie mogło być inaczej. Aby wybrać port Com wybierz Narzędzia -> Port -> COM13

Jeśli wszystko jest w porządku to powinieneś zauważyć Arduino UNO na COM 13 u dołu ekranu. Po weryfikacji kliknij ikonę przesyłania (podświetloną na niebiesko), aby przesłać kod na forum, jak pokazano poniżej

Po naciśnięciu przycisku zobaczysz „ Kompilowanie szkicu ”, a następnie, jeśli kod zostanie przesłany pomyślnie, zobaczysz komunikat „ Przesyłanie zakończone ”, jak pokazano poniżej

Czyli z sukcesem wgraliśmy pierwszy program na płytkę Arduino. Ale co to jest? Co my zrobiliśmy? Jakie są wyniki programu? Aby poznać odpowiedź na wszystkie te pytania, zbudujmy mały sprzęt, za pomocą którego możemy zapalić diodę LED po naciśnięciu przycisku i napisać program samodzielnie od podstaw

Wymagane materiały:

Materiały wymagane do tego projektu to

• Arduino UNO
• Kabel do programowania
• Naciśnij przycisk
• LED (dowolny kolor)
• Rezystor 1k
• Deska do chleba
• Przewody łączące

Połączenie sprzętowe:

Pełny schemat połączeń zestawu przedstawiono poniżej. Wystarczy postępować zgodnie z rysunkiem, aby wykonać połączenia jako takie.

W naszym sprzęcie przycisk jest wejściem podłączonym do drugiego pinu Arduino. Jeśli przyjrzysz się uważnie, zauważysz, że jedna strona przycisku jest połączona z masą, a druga jest podłączona do pinu nr 2. Oznacza to, że za każdym razem, gdy naciśniemy przycisk, pin numer 2 zostanie połączony z masą

Następnie dioda LED jest podłączona do pinu nr 3 poprzez rezystor 1k. Ponownie bolec katodowy diody LED (zwarty bolec) jest połączony z masą, a bolec anody (dłuższy bolec) jest połączony z pinem 3 poprzez rezystor. Ten rezystor nazywany jest rezystorem ograniczającym prąd, ponieważ ogranicza ilość prądu przepływającego przez diodę LED. Jeśli ten prąd nie jest ograniczony, nadmiar prądu przepłynie przez diodę LED, uszkadzając ją trwale.

Programowanie Arduino:

Teraz, gdy nasz sprzęt jest gotowy, możemy rozpocząć programowanie naszej płytki Arduino UNO. Kompletny program Arduino zostaną podane na końcu tej strony, poniżej jesteśmy po prostu będzie przez nich linia po linii.

Dla każdego programu Arduino obowiązkowo powinny być dwie funkcje. Te dwie funkcje to void setup () i void loop (), nazywane są one absolutnym minimum. Wszystko, co napiszemy wewnątrz void setup (), zostanie wykonane raz i wszystko, co napiszemy w void loop, będzie wykonywane w kółko. Obie funkcje są pokazane poniżej, to jest to, co otrzymujesz, wybierając Plik -> Nowy .

void setup () { // wstaw tutaj swój kod konfiguracji, aby uruchomić go raz: } void loop () { // umieść tutaj swój główny kod, aby uruchamiał się wielokrotnie: }

Zacznijmy pisanie programu w setup () funkcji. Zwykle deklaracje pinów będą wykonywane wewnątrz funkcji setup () . W naszym sprzęcie musimy zadeklarować, że pin 2 jest pinem wejściowym, a pin 3 jest pinem wyjściowym. Można to zrobić za pomocą następujących linii

pinMode (2, WEJŚCIE); pinMode (3, WYJŚCIE);

Ale mamy tutaj małą zmianę, ponieważ pin 2 jest używany jako INPUT, nigdy nie powinien pozostawać pływający. Oznacza to, że pin wejściowy powinien być zawsze podłączony do + 5V lub do masy. W naszym przypadku wejście zostanie podłączone do masy tylko wtedy, gdy wciśniemy przycisk, a jeśli nie wciśniemy przycisku, to pozostanie pływające. Aby tego uniknąć, używamy czegoś, co nazywa się wewnętrznym rezystorem podciągającym. Ten rezystor znajduje się wewnątrz mikrokontrolera ATmega 328 i nie widać go. Aby użyć tego rezystora, wystarczy napisać linię na wyjściu Arduino IDE.

Linia ta połączy styk numer 2 + 5 V przez rezystor, dzięki czemu osiągnie stan wysoki, gdy nie jest połączony z masą. Więc zmieniamy słowo kluczowe INPUT na INPUT_PULLUP, jak pokazano poniżej

pinMode (2, INPUT_PULLUP);

Teraz, gdy skończyliśmy z naszą funkcją setup (), przejdźmy do funkcji loop (). Tutaj musimy sprawdzić, czy pin 2 jest uziemiony (LOW) i jeśli jest uziemiony, musimy sprawić, aby dioda LED świeciła, ustawiając pin3 w WYSOKOŚCI. Jeśli nie jest uziemiony (inaczej), musimy wyłączyć diodę LED, ustawiając pin 3 jako NISKI. Umieśćmy te słowa w programie jak

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

Tutaj termin digitalRead () jest używany do odczytu stanu pinu INPUT. Jeśli pin jest podłączony do uziemienia, zwróci LOW, a jeśli pin jest podłączony do + 5V, powróci do HIGH.

Podobnie, termin digitalWrite () służy do ustawiania stanu wyprowadzenia OUTPUT. Jeśli ustawimy pin na WYSOKI, zapewni on + 5V jako wyjście, a jeśli ustawimy pin na NISKI, dostarczy 0V jako wyjście.

Więc dla naszego programu, po naciśnięciu przycisku pin 2 będzie uziemiony (LOW), więc ustawiamy pin 3 na wyjście + 5V (HIGH). To + 5V wystarczy, aby włączyć diodę LED. Jeśli ten warunek nie zostanie spełniony, pin 3 zostanie ustawiony na 0V (LOW), co ostatecznie wyłączy diodę LED.

To znaczy, że nasz program jest kompletny, prześlijmy kod na naszą płytkę Arduino, tak jak przesłaliśmy powyższy kod migający.

Weryfikacja naszych wyników:

Po pomyślnym przesłaniu kodu na płytkę Arduino nadszedł czas, aby zweryfikować wyjście naszego programu. Poniżej pokazane jest połączenie sprzętowe mojego Arduino, aby zweryfikować wyjście wystarczy nacisnąć przycisk i sprawdzić, czy dioda się świeci. Następnie, gdy go puszczamy, dioda LED powinna się wyłączyć.

Jeśli masz jakiś problem z uzyskaniem tej pracy, możesz opisać problem w sekcji komentarzy, aby uzyskać pomoc. Możesz też skorzystać z forów, aby uzyskać pomoc techniczną. Mam nadzieję, że zrozumiałeś samouczek i zrobiłeś swój pierwszy krok z Arduino, gdy już poczujesz się komfortowo z tym podstawowym, możesz zanurkować głęboko, aby odkryć Arduino znacznie więcej.

Po zapoznaniu się z podstawami Arduino możesz wypróbować interfejs podstawowych komponentów, takich jak LCD 16x2, silnik prądu stałego, silnik serwo, klawiatura itp.

Sprawdź również nasze wszystkie samouczki i projekty Arduino.