Začíname s arduino uno: ovládanie led pomocou tlačidla

Názov Arduino je zvyčajne hláškou medzi väčšinou študentov elektroniky alebo nadšencov. Vďaka schopnosti stavať veci rýchlejšie a lacnejšie s masívnou podporou online komunity je ideálnou voľbou pre mnoho ľudí, ktorí s elektronikou alebo programovaním ešte len začínajú. Vďaka svojmu zjednodušenému hardvérovému návrhu a programovému prostrediu sa ho môžu ľahko naučiť aj ľudia bez akejkoľvek elektroniky alebo informatiky. Čo to vlastne je toto Arduino? Ako s tým môžete začať? Čo s tým môžete urobiť pre zlepšenie životného štýlu?

Pri tomto postupe sa pokúsime zodpovedať všetky tieto otázky v tomto tutoriále. Na vašom PC / notebooku nastavíme Arduino IDE a do Arduina nahráme ukážkový blikajúci program. Potom tiež postavíme malý hardvér pomocou chleba s jednoduchým obvodom pozostávajúcim zo spínača a LED a podľa toho naprogramujeme naše Arduino. Znie to dosť zaujímavé? !!

Čo je to vlastne Arduino?

Predtým, ako sa začneme učiť Arduino, mali by sme najskôr vedieť, čo to je. To je dôležité, pretože medzi ľuďmi panuje všeobecná mylná predstava, že Arduino je mikrokontrolér. To nie je pravda, objasníme tu, že Arduino nie je mikrokontrolér. Čo to teda je?

Arduino je vývojová platforma otvoreného zdroja, ktorá sa skladá z ľahko použiteľného hardvéru a programovacieho prostredia. Tu sa ľahko použiteľný hardvér týka Arduino UNO a programovacie prostredie označuje Arduino IDE. Existuje veľa hardvérových dosiek okrem Arduino UNO, ako sú Arduino Mega, nano, mini atď. Ale pre účely tohto tutoriálu zostaneme iba pri Arduino UNO. Arduino IDE je softvér, pomocou ktorého programujeme dosku Arduino UNO.

Nastavenie Arduino IDE

Prvým krokom v našom procese bude nastavenie Arduino IDE na vašom notebooku / počítači. Nižšie uvedené pokyny sú priame iba pre používateľov systému Windows, pre ostatné platformy je postup takmer rovnaký. Ak máte problém, používatelia počítačov Mac a Linux môžu použiť príslušné odkazy. Pre ľahkú inštaláciu sa uistite tiež, že máte práva správcu počítača.

Krok 1: Stiahnite si IDE Arduino z oficiálnej webovej stránky Arduino jednoduchým kliknutím na odkaz nižšie

Krok 2: Týmto sa stiahne súbor exe, ktorý bude najnovším IDE Arduino vášho času. V čase, keď to dokumentujem, je najnovšia verzia Arduino-1.8.5 a veľkosť súboru je 90,4 MB. Existuje veľká šanca, že sa aktualizovala, kým to vyskúšate.

Po dokončení sťahovania spustite súbor exe. Možno budete požiadaní o oprávnenie správcu, ak sa zobrazí výzva, kliknite na áno.

Krok 3: Kliknutím na „Súhlasím“ vyjadrite súhlas s Licenčnou zmluvou spoločnosti Arduino.

Krok 4: Ďalej V časti Možnosti inštalácie skontrolujte, či sú začiarknuté všetky políčka, ako je uvedené nižšie, a potom kliknite na tlačidlo Ďalej.

Krok 5: Teraz musíme zvoliť umiestnenie, na ktoré sa má IDE nainštalovať. Štandardne sa nainštaluje do adresára Program Files na jednotke C. Dôrazne sa odporúča ponechať to ako také a kliknúť na Inštalovať

Krok 5: Mali by ste vidieť IDE, ktoré sa inštaluje do vášho počítača. Počkajte, kým sa indikátor priebehu nedokončí. Na obrazovke bude niečo podobné, ako je uvedené nižšie. Po dokončení sa zobrazí správa „dokončené“ a potom kliknite na tlačidlo Zatvoriť.

Krok 6: Po zatvorení inštalátora. Prejdite na plochu, vyhľadajte súbor Arduino exe a spustite ho. Ukáže bootovací štítok a potom otvorí IDE s minimálnym minimálnym kódom, ako je uvedené nižšie

Pripojenie dosky Arduino k počítaču:

Akonáhle je Arduino IDE nainštalované na našom počítači, ďalším krokom bude pripojenie dosky Arduino UNO k nášmu počítaču. Ak to chcete urobiť, jednoducho pomocou programovacieho kábla (modrá farba) pripojte dosku Arduino k portu USB vášho počítača.

Tento programovací kábel modrej farby má celkovo tri funkcie, ktoré sú uvedené nižšie

1. Poskytuje potrebný výkon pre fungovanie Arduino UNO, takže svoje projekty môžete prevádzkovať iba priamym napájaním pomocou kábla USB.

2. Programuje mikrokontrolér ATmega328 na doske Arduino UNO. Program, ktorý napíšete na IDE, sa cez tento kábel odošle do mikrokontroléra

3. Funguje ako sériový komunikačný kábel; môže hovoriť s počítačom prostredníctvom sériovej komunikácie a funguje ako dobrý nástroj na ladenie. Viac o tom pochopíte, keď sa prehĺbime.

Akonáhle je doska napájaná, všimnete si malú LED, ktorá zostáva vysoko. To znamená, že doska je napájaná. Tiež by ste si mali všimnúť blikanie ďalšej LED z dôvodu predvoleného programu blikania, ktorý už bol nahraný predajcom na vašom Arduino UNO

Pretože toto je prvý krok, ktorý pripájate vašu dosku k počítaču, môže chvíľu trvať, kým sa automaticky spustí inštalácia ovládačov. Poďme skontrolovať, či bola doska úspešne objavená našim počítačom. Ak to chcete urobiť, vyhľadajte v počítači aplikáciu „ Správca zariadení “.

Po otvorení správcu zariadení na ňu klikne možnosť s názvom „ Porty (COM a LPT)“ a skontroluje, či je doska uvedená pod touto voľbou, ako je uvedené nižšie

Poznámka: Názov portu pre moju dosku Arduino sa javil ako Arduino Uno, názov vášho Arduina sa môže líšiť v závislosti od dodávateľa dosky. Môže to byť CCH450 alebo niečo podobné, takže sa nemusíte starať o názov portu.

Ak nemôžete nájsť voľbu s názvom „ Porty (COM a LPT)“ , znamená to, že vaša doska nebola objavená. V takom prípade ide o problém s ovládačmi, takže musíte ručne nainštalovať správne ovládače pre vašu dosku.

V niektorých prípadoch nájdete v časti porty viac ako jeden port COM a nebudete vedieť, ktorý z nich je určený pre dosku Arduino, pretože aj pomenovanie bude odlišné. V takom prípade iba odpojte dosku a znova pripojte. Skontrolujte, ktorý port COM mizne a znovu sa objavuje, tento port COM je váš Arduino UNO.

Keď nájdete správny port COM, poznačte si číslo portu COM na vašej doske. Pre moju dosku je číslo portu COM 13. Toto číslo sa zmení zakaždým, keď zmeníte port USB, ku ktorému je doska pripojená.

Načítava sa blikajúci program

Teraz nahrajme náš prvý program na dosku Arduino cez Arduino IDE, ktoré sme si práve stiahli. Arduino IDE po nainštalovaní prichádza s niekoľkými príkladmi programov, ktoré sú veľmi užitočné pre začiatočníkov. Poďme si teda otvoriť jeden z príkladov programov výberom Súbor -> Príklady -> Základy -> Blikať, ako je to znázornené nižšie

Tým sa otvorí program Blink; cieľom programu je bliknúť Led na doske Arduino. Po otvorení programu musíme zvoliť správnu dosku. Ak chcete zvoliť dosku, ktorú používame, zvoľte Tool -> Boards -> Arduino UNO / Genuino, ako je uvedené nižšie

Ďalej musíme zvoliť správny port COM pre našu dosku. Už sme si všimli, že port COM pre moje Arduino bol COM13. U teba to mohlo byť inak. Ak chcete zvoliť port Com, vyberte položku Nástroje -> Port -> COM13

Ak je všetko v poriadku, mali by ste si všimnúť Arduino UNO na COM 13 ako spodnú časť obrazovky. Po overení kliknutia na ikonu nahrávania (zvýraznená modrou farbou) nahrajte kód na nástenku, ako je to zobrazené nižšie

Po stlačení tlačidla si všimnete „ Zostavovanie náčrtu “ a potom, ak sa kód úspešne nahrá, uvidíte správu ako „ Hotovo “, ako je uvedené nižšie

To je to, že sme s úspechom nahrali prvý program na dosku Arduino. Ale čo to je? Čo sme urobili? Aký je výstup programu? Aby sme poznali odpoveď na všetky tieto otázky, poďme si zostaviť malý hardvér, pomocou ktorého dokážeme po stlačení tlačidla rozsvietiť LED diódu a program od začiatku napísať úplne sám.

Potrebné materiály:

Materiály potrebné pre tento projekt sú

• Arduino UNO
• Programovací kábel
• Tlačidlo
• LED (ľubovoľná farba)
• 1k rezistor
• Chlebová doska
• Pripojovacie vodiče

Hardvérové ​​pripojenie:

Kompletná schéma zapojenia nastavenia je uvedená nižšie. Musíte len nasledovať obrázok, aby ste vytvorili spojenie ako také.

V našom hardvéri je tlačidlo vstupom, ktorý je pripojený k druhému kolíku Arduina. Ak sa pozriete pozorne, môžete si všimnúť, že jedna strana tlačidla je spojená so zemou a druhá strana je spojená s kolíkom číslo 2. To znamená, že kedykoľvek stlačíme tlačidlo, kolík číslo 2 bude spojený so zemou

Ďalej je LED pripojená k pinu číslo 3 cez rezistor 1k. Katódový kolík LED (skratovaný kolík) je opäť pripojený k zemi a anódový kolík (dlhší kolík) je pripojený k kolíku 3 cez odpor. Tento rezistor sa nazýva rezistor obmedzujúci prúd, pretože obmedzuje množstvo prúdu pretekajúceho LED. Ak tento prúd nie je obmedzený, nadmerný prúd bude tiecť cez LED, čím ho trvale poškodí.

Programovanie vášho Arduina:

Teraz, keď je náš hardvér pripravený, môžeme začať programovať našu dosku Arduino UNO. Kompletný Arduino program bude uvedený na konci tejto stránky, ďalej sme jednoducho ísť cez ne riadok po riadku.

Pre každý program Arduino by mali byť povinné dve funkcie. Tieto dve funkcie sú void setup () a void loop (), ktoré sa nazývajú nevyhnutné minimum. Všetko, čo napíšeme do void setup () , sa vykoná raz a všetko, čo napíšeme do prázdnej slučky, sa vykoná znova a znova. Obe funkcie sú zobrazené nižšie, to je to, čo získate, keď vyberiete Súbor -> Nové .

void setup () { // vložte svoj nastavovací kód, aby sa spustil raz: } void loop () { // vložte váš hlavný kód, aby sa spustil opakovane: }

Začnime písať program do setup () funkcie. Za normálnych okolností sa deklarácie pinov budú robiť vo vnútri funkcie setup () . V našom hardvéri musíme deklarovať, že pin 2 je vstupný pin a pin 3 je výstupný pin. To je možné dosiahnuť nasledujúcimi riadkami

pinMode (2, VSTUP); pinMode (3, VÝSTUP);

Ale máme tu malú zmenu, pretože pin 2 sa používa ako INPUT, nikdy by nemal zostať plávajúci. To znamená, že vstupný pin by mal byť vždy pripojený buď na + 5 V, alebo na zem. V našom prípade bude vstup pripojený k zemi iba vtedy, ak stlačíme tlačidlo a pokiaľ nestlačíme tlačidlo, zostane plávať. Aby sme tomu zabránili, používame niečo, čo sa nazýva vnútorný pull up rezistor. Tento rezistor sa nachádza vo vnútri mikrokontroléra ATmega 328 a nemôžete ho vidieť. Aby sme mohli použiť tento rezistor, musíme napísať riadok na Arduino IDE.

Táto linka pripojí pin číslo 2 + 5 V cez rezistor, čo spôsobí, že bude vysoko, keď nebude pripojený k zemi. Kľúčové slovo INPUT teda zmeníme ako INPUT_PULLUP, ako je to znázornené nižšie

pinMode (2, INPUT_PULLUP);

Teraz, keď sme skončili s našou funkciou setup (), prejdime k funkcii loop (). Tu musíme skontrolovať, či je kolík 2 uzemnený (LOW) a či je uzemnený, musíme LED rozsvietiť tak, že je pin3 HIGH. Ak nie je uzemnený (inak), musíme nechať LED zhasnutú tak, že pin 3 nastavíte na LOW. Dajme tieto slová do programu ako

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

Tu sa pojem digitalRead () používa na čítanie stavu kolíka INPUT. Ak je kolík pripojený k zemi, vráti sa NÍZKY a ak je kolík pripojený k + 5 V, vráti sa HIGH.

Podobne sa pojem digitalWrite () používa na nastavenie stavu výstupného kolíka. Ak nastavíme kolík ako VYSOKÝ, bude poskytovať výstup + 5 V a ak nastavíme kolík ako LOW, bude poskytovať 0 V ako výstup.

Takže pre náš program, keď stlačíme tlačidlo, pin 2 bude uzemnený (LOW), takže urobíme pin 3 na výstup + 5V (HIGH). Tento + 5V bude stačiť na rozsvietenie LED. Ak táto podmienka nie je splnená, bude pin 3 na 0V (LOW), čo nakoniec zhasne LED.

To znamená, že náš program je dokončený. Poďme nahrať kód na našu dosku Arduino, rovnako ako sme nahrali blikajúci kód vyššie.

Overenie nášho výstupu:

Po úspešnom nahraní kódu na dosku Arduino je čas overiť výstup nášho programu. Hardvérové ​​pripojenie môjho Arduina je zobrazené nižšie. Na overenie výstupu stačí stlačiť tlačidlo a skontrolovať, či sa kontrolka LED rozsvieti. Keď ho potom pustíme, LED by mala zhasnúť.

Ak máte pri získaní tejto práce akýkoľvek problém, môžete ju v časti s komentármi stručne vysvetliť a požiadať o pomoc. Prípadne môžete tiež využiť fóra na získanie technickej pomoci. Dúfam, že ste pochopili výukový program a spravili ste svoj prvý detský krok s Arduinom. Keď sa dozviete, že máte základné znalosti, môžete sa ponoriť hlboko a preskúmať Arduino oveľa viac.

Po znalosti základov Arduina môžete vyskúšať rozhranie základných komponentov ako 16x2 LCD, jednosmerný motor, servomotor, klávesnica atď.

Skontrolujte tiež všetky naše výukové programy a projekty Arduino.