M

MLOG

Latviešu

Atklājiet Arduino potenciālu ar šo ceļvedi. Mācieties veidot elektronikas projektus, no pamata shēmām līdz progresīvām IoT lietotnēm. Ideāli iesācējiem un pieredzējušiem.

Arduino elektronikas projektu veidošana: Visaptverošs ceļvedis

Arduino ir radījis revolūciju elektronikas pasaulē, padarot to pieejamu hobijistiem, studentiem un profesionāļiem. Tā lietotājam draudzīgā saskarne, plašie tiešsaistes resursi un salīdzinoši zemās izmaksas ir demokratizējušas interaktīvu elektronikas projektu radīšanu. Šis visaptverošais ceļvedis jūs vedīs no Arduino pamatiem līdz sarežģītu lietojumprogrammu izveidei, neatkarīgi no jūsu iepriekšējās pieredzes. Neatkarīgi no tā, vai atrodaties Tokijā, Toronto vai Tulūzā, principi un tehnikas paliek nemainīgi. Sāksim!

Kas ir Arduino?

Arduino ir atvērtā koda elektronikas platforma, kas balstīta uz viegli lietojamu aparatūru un programmatūru. Tā sastāv no mikrokontrollera plates, kas tiek programmēta, izmantojot Arduino IDE (integrēto izstrādes vidi). Arduino plate var uztvert vidi, saņemot signālus no dažādiem sensoriem, un var ietekmēt apkārtni, kontrolējot gaismas, motorus un citus izpildmehānismus. Arduino programmēšanas valoda ir balstīta uz C/C++, padarot to salīdzinoši viegli apgūstamu.

Kāpēc izvēlēties Arduino?

Darba sākšana: Būtiskākā aparatūra un programmatūra

Pirms sākat veidot projektus, jums būs jāsagādā nepieciešamā aparatūra un programmatūra.

Aparatūras komponenti

Bieži vien var atrast iesācēju komplektus, kas ietver daudzus no šiem būtiskajiem komponentiem.

Programmatūra: Arduino IDE

Arduino IDE ir programmatūra, ko izmanto, lai rakstītu un augšupielādētu kodu Arduino platē. Jūs varat to bez maksas lejupielādēt no Arduino vietnes: https://www.arduino.cc/en/software. IDE nodrošina vienkāršu teksta redaktoru, kompilatoru un augšupielādētāju. Pārliecinieties, ka esat instalējis pareizos draiverus savai Arduino platei.

Arduino pamatjēdzieni un programmēšana

Pirms iedziļināties sarežģītos projektos, ir svarīgi izprast dažus fundamentālus Arduino jēdzienus un programmēšanas tehnikas.

Arduino skice (Sketch)

Arduino programma tiek saukta par skici (sketch). Skice parasti tiek rakstīta C/C++ valodā un sastāv no divām galvenajām funkcijām:

Šeit ir vienkāršs Arduino skices piemērs, kas liek mirgot gaismas diodei (LED):


void setup() {
  // Iestata digitālo kontaktu 13 kā izeju
  pinMode(13, OUTPUT);
}

void loop() {
  // Ieslēdz LED
  digitalWrite(13, HIGH);
  // Gaida 1 sekundi
  delay(1000);
  // Izslēdz LED
  digitalWrite(13, LOW);
  // Gaida 1 sekundi
  delay(1000);
}

Šis kods iestata digitālo kontaktu 13 (kas vairumā Arduino plašu ir savienots ar iebūvēto LED) kā izeju. Pēc tam loop() funkcijā tas ieslēdz LED, gaida 1 sekundi, izslēdz LED un gaida vēl 1 sekundi. Šis cikls atkārtojas bezgalīgi.

Digitālā I/O (ieeja/izeja)

Digitālā I/O (ieeja/izeja) attiecas uz Arduino spēju nolasīt digitālos signālus no sensoriem (ieeja) un kontrolēt digitālās ierīces (izeja). Digitālie signāli ir vai nu HIGH (augsts, 5V), vai LOW (zems, 0V).

Analogā I/O (ieeja/izeja)

Analogā I/O ļauj Arduino nolasīt analogos signālus no sensoriem un ģenerēt analogos signālus ierīču kontrolei. Analogajiem signāliem var būt nepārtraukts vērtību diapazons no 0V līdz 5V.

Mainīgie un datu tipi

Mainīgos izmanto, lai saglabātu datus jūsu Arduino programmās. Biežākie datu tipi ir:

Kontroles struktūras

Kontroles struktūras ļauj jums kontrolēt programmas plūsmu.

Projektu piemēri iesācējiem

Apskatīsim dažus vienkāršus projektus, lai nostiprinātu jūsu izpratni par pamatjēdzieniem.

1. Mirgojoša LED

Šis ir Arduino projektu "Hello, World!". Pievienojiet LED un rezistoru (piem., 220 omi) sērijveidā digitālajam kontaktam (piem., 13. kontaktam) un zemei. Izmantojiet iepriekš sniegto kodu, lai liktu LED mirgot.

2. Ar pogu vadāma LED

Pievienojiet spiedpogu digitālajam kontaktam (piem., 2. kontaktam) un zemei. Izmantojiet pull-up rezistoru (piem., 10k omi), lai saglabātu kontakta stāvokli HIGH, kad poga nav nospiesta. Kad poga tiek nospiesta, kontakts tiks novilkts uz LOW. Uzrakstiet kodu, lai ieslēgtu LED (savienotu ar citu digitālo kontaktu, piem., 13. kontaktu), kad poga tiek nospiesta, un izslēgtu to, kad poga tiek atlaista.


const int buttonPin = 2;    // spiedpogas kontakta numurs
const int ledPin =  13;      // LED kontakta numurs

// mainīgie, kas mainīsies:
int buttonState = 0;         // mainīgais pogas statusa nolasīšanai

void setup() {
  // inicializē LED kontaktu kā izeju:
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  // inicializē spiedpogas kontaktu kā ieeju:
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
}

void loop() {
  // nolasa spiedpogas vērtības stāvokli:
  buttonState = digitalRead(buttonPin);

  // pārbauda, vai spiedpoga ir nospiesta. Ja ir, tad buttonState ir LOW:
  if (buttonState == LOW) {
    // ieslēdz LED:
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
  } else {
    // izslēdz LED:
    digitalWrite(ledPin, LOW);
  }
}

3. Plūstoši mainīga LED

Izmantojiet analogWrite(), lai kontrolētu LED spilgtumu, kas savienota ar PWM kontaktu (piem., 9. kontaktu). Mainiet PWM vērtību no 0 līdz 255, lai panāktu plūstošu LED iedegšanos un izdzišanu.


const int ledPin = 9;      // LED kontakta numurs

void setup() {
  // setup daļā nekas nenotiek
}

void loop() {
  // plūstoša iedegšanās no min līdz max ar soli 5:
  for (int fadeValue = 0 ; fadeValue <= 255; fadeValue += 5) {
    // iestata vērtību (diapazonā no 0 līdz 255):
    analogWrite(ledPin, fadeValue);
    // gaida 30 milisekundes, lai redzētu blāvuma efektu
    delay(30);
  }

  // plūstoša izdzišana no max līdz min ar soli 5:
  for (int fadeValue = 255 ; fadeValue >= 0; fadeValue -= 5) {
    // iestata vērtību (diapazonā no 0 līdz 255):
    analogWrite(ledPin, fadeValue);
    // gaida 30 milisekundes, lai redzētu blāvuma efektu
    delay(30);
  }
}

Vidējas grūtības pakāpes Arduino projekti

Kad esat apguvis pamatus, varat pāriet pie sarežģītākiem projektiem.

1. Temperatūras sensors

Pievienojiet temperatūras sensoru (piem., TMP36) analogās ieejas kontaktam. Nolasiet analogo vērtību un pārvērtiet to temperatūras rādījumā Celsija vai Fārenheita grādos. Attēlojiet temperatūru uz LCD ekrāna vai seriālajā monitorā.

2. Ultraskaņas attāluma sensors

Izmantojiet ultraskaņas attāluma sensoru (piem., HC-SR04), lai izmērītu attālumu līdz objektam. Sensors izsūta ultraskaņas impulsu un mēra laiku, kas nepieciešams, lai skaņa atgrieztos. Aprēķiniet attālumu, pamatojoties uz skaņas ātrumu. Izmantojiet šo informāciju, lai kontrolētu robotu vai iedarbinātu trauksmes signālu.

3. Servomotora vadība

Kontrolējiet servomotoru, izmantojot Servo bibliotēku. Piesaistiet ieejas vērtību (piemēram, no potenciometra) servomotora pozīcijai. To var izmantot robotikā, kameras vadībā vai citās lietojumprogrammās.

Progresīvi Arduino projekti

Pieredzējušiem veidotājiem iespējas ir bezgalīgas. Šeit ir dažas idejas sarežģītākiem projektiem.

1. Mājas automatizācijas sistēma

Izveidojiet mājas automatizācijas sistēmu, kas kontrolē apgaismojumu, ierīces un temperatūru. Izmantojiet sensorus, lai uzraudītu vidi, un izpildmehānismus, lai kontrolētu ierīces. Ieviesiet tālvadību, izmantojot tīmekļa saskarni vai mobilo lietotni. Apsveriet Wi-Fi moduļa (piem., ESP8266 vai ESP32) izmantošanu bezvadu savienojamībai. Šādu sistēmu piemēri ir populāri viedajās mājās visā pasaulē, no Eiropas līdz Āzijai.

2. Robotikas projekts

Uzbūvējiet robotu, kas var pārvietoties labirintā, sekot līnijai vai izvairīties no šķēršļiem. Izmantojiet sensorus, lai uztvertu vidi, un motorus, lai kontrolētu kustību. Ieviesiet progresīvus vadības algoritmus autonomai uzvedībai. Tas varētu būt vienkāršs divriteņu robots, četrkājains robots vai pat sarežģītāka robotizēta roka.

3. IoT (Lietu interneta) projekts

Pievienojiet savu Arduino projektu internetam, lai vāktu datus, attālināti kontrolētu ierīces vai integrētu to ar citiem tiešsaistes pakalpojumiem. Izmantojiet Wi-Fi moduli vai Ethernet shieldu, lai izveidotu savienojumu ar tīklu. Piemēri ietver meteoroloģisko staciju, kas augšupielādē datus mākoņpakalpojumā, vai attālināti vadāmu apūdeņošanas sistēmu. Apsveriet tādu platformu kā IFTTT vai ThingSpeak izmantošanu.

Padomi un labā prakse

Biežāko problēmu novēršana

Pat pieredzējuši veidotāji laiku pa laikam saskaras ar problēmām. Šeit ir dažas biežāk sastopamās problēmas un to novēršanas veidi:

Resursi tālākai mācībai

Nobeigums

Arduino nodrošina jaudīgu un pieejamu platformu plaša spektra elektronikas projektu veidošanai. Apgūstot pamatjēdzienus un izpētot dažādus sensorus, izpildmehānismus un saziņas metodes, jūs varat radīt inovatīvas un aizraujošas lietojumprogrammas. Neatkarīgi no tā, vai esat iesācējs, kas tikko sāk, vai pieredzējis veidotājs, kurš vēlas paplašināt savas prasmes, Arduino piedāvā kaut ko ikvienam. Tātad, sagādājiet komponentus, lejupielādējiet IDE un sāciet būvēt! Elektronikas pasaule ir jūsu rokai. No viedā dārza izveides jūsu pagalmā līdz sarežģītas robotikas sistēmas būvniecībai rūpnieciskai automatizācijai, Arduino ļauj īstenot jūsu idejas. Pieņemiet atvērtā koda spēku, sazinieties ar globālo Arduino kopienu un dodieties bezgalīgu iespēju ceļojumā!