Arduino Начало работы с аппаратным и программным обеспечением и учебные пособия по Arduino: 11 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

В настоящее время производители и разработчики предпочитают Arduino для быстрой разработки прототипов проектов.

Arduino - это электронная платформа с открытым исходным кодом, основанная на простом в использовании аппаратном и программном обеспечении. У Arduino очень хорошее сообщество пользователей. В конструкции платы Arduino используются различные контроллеры, в том числе (семейство AVR, семейство nRF5x и меньшее количество контроллеров STM32 и ESP8266 / ESP32). Плата имеет несколько контактов аналогового и цифрового ввода / вывода. Плата также содержит преобразователь USB в последовательный порт, который помогает программировать контроллер.

В этом посте мы увидим, как использовать платы Arduino IDE и Arduino. Arduino прост в использовании и очень хороший вариант для прототипирования проектов. Вы получите множество библиотек и количество аппаратных сборок для платы Arduino, которая подходит для закрепления на плате модуля и плате Arduino.

Если вы используете плату Arduino, вам не потребуется программист или какой-либо инструмент для программирования на платах Arduino. Потому что на этих платах уже установлен серийный загрузчик, и они готовы к прошивке через USB в последовательный интерфейс.

Шаг 1: вопросы, которые необходимо покрыть

Следующие пункты рассматриваются в этом руководстве, прилагаемом к шагу №4.

1. Объяснение схемы 2. Объяснение загрузчика 3. Как использовать веб-редактор 4. Как использовать Arduino IDE 5. Пример мигания светодиода 6. Пример последовательного интерфейса 7. Пример интерфейса коммутатора с использованием метода опроса 8. Пример интерфейса коммутатора с использованием метод прерывания 9. Пример на АЦП.

Шаг 2. Что такое загрузчик?

На простом языке загрузчик - это фрагмент кода, который принимает код и записывает его на нашу собственную флеш-память.

Загрузчик - это фрагмент кода, который выполняется первым, когда контроллер включается или сбрасывается, а затем запускает приложение.

Когда загрузчик запустится, он проверит наличие команды или данных на интерфейсе, например UART, SPI, CAN или USB. Загрузчик может быть реализован на UART, SPI, CAN или USB.

В случае загрузчика нам не нужно каждый раз использовать программатор. Но если на контроллере нет загрузчика, то в этом случае мы должны использовать программатор / флешер.

И мы должны использовать программатор / флешер для загрузчика прошивки. После прошивки загрузчика отпадает необходимость в программаторе / флешере.

Ardiuno идет с прошитым загрузчиком

Шаг 3. Интерфейс светодиода, ключа и АЦП

В этом руководстве рассматриваются следующие типы интерфейсов.

1. Светодиодный интерфейс

2. Ключевой интерфейс

3. Интерфейс горшка

1. Светодиодный интерфейс:

Светодиод подключается к контакту PC13 Arduino. У большинства Arduino есть один светодиод USER на борту. Итак, разработчику достаточно использовать мигающий пример из библиотеки примеров.

2. Интерфейс переключателя:

Переключатель может быть прочитан двумя способами: один - методом опроса, а другой - на основе прерывания. В методе опроса переключатель будет считываться непрерывно, и можно будет предпринять действия.

А в методе прерывания действие может быть выполнено после нажатия клавиши.

3. Интерфейс горшка:

Аналоговый POT подключается к аналоговому выводу Arduino.

Шаг 4: Необходимые компоненты

Arduino UNOArduino Uno в Индии -

Arduino Uno в Великобритании -

Arduino Uno в США -

Ардуино Нано

Arduino Nano в Индии -

Arduino Nano в Великобритании -

Arduino Nano в США -

HC-SR04HC-SR04 в Великобритании -

HC-SR04 в США -

MLX90614

MLX90614 в Индии -

MLX90614 в Великобритании -

MLX90614 в США -

BreadBoardBreadBoard в Индии -

BreadBoard в США -

BreadBoard в Великобритании -

16X2 LCD16X2 LCD в Индии -

ЖК-дисплей 16X2 в Великобритании -

ЖК-дисплей 16X2 в США -

Шаг 5: Учебное пособие

Шаг 6: ЖК-интерфейс

ЖК-дисплей 16x2 - это 16-символьный и 2-строчный ЖК-дисплей, который имеет 16 контактов для подключения. Этот ЖК-дисплей требует для отображения данных или текста в формате ASCII.

Первая строка начинается с 0x80, а вторая строка начинается с адреса 0xC0.

ЖК-дисплей может работать в 4-битном или 8-битном режиме. В 4-битном режиме данные / команда отправляются в формате полубайта: сначала старший полубайт, а затем меньший полубайт.

Например, чтобы отправить 0x45, будут отправлены первые 4, затем будет отправлено 5.

Пожалуйста, обратитесь к схеме.

Есть 3 управляющих контакта: RS, RW, E. Как использовать RS: когда отправляется команда, тогда RS = 0, когда отправляются данные, тогда RS = 1 Как использовать RW:

Вывод RW предназначен для чтения / записи. где RW = 0 означает запись данных на ЖК-дисплее RW = 1 означает чтение данных с ЖК-дисплея.

Когда мы пишем на ЖК-дисплей команду / данные, мы устанавливаем контакт как LOW. Когда мы читаем с ЖК-дисплея, мы устанавливаем штифт как ВЫСОКИЙ. В нашем случае мы жестко установили его на НИЗКИЙ уровень, потому что мы всегда будем писать на ЖК-дисплей. Как использовать E (включить): когда мы отправляем данные на ЖК-дисплей, мы подаем импульс на ЖК-дисплей с помощью контакта E.

Это высокоуровневый поток, которому мы должны следовать при отправке КОМАНДЫ / ДАННЫХ на ЖК-дисплей. Импульс включения более высокого полубайта, правильное значение RS, на основе КОМАНДЫ / ДАННЫХ

Импульс включения нижнего полубайта, правильное значение RS, на основе КОМАНДЫ / ДАННЫХ

Шаг 7: Учебное пособие

Шаг 8: интерфейс ультразвукового датчика

В ультразвуковом модуле HCSR04 мы должны подавать импульс запуска на контакт запуска, чтобы он генерировал ультразвук с частотой 40 кГц. После генерации ультразвука, то есть 8 импульсов по 40 кГц, он делает вывод эха высоким. Вывод эха остается высоким до тех пор, пока не перестанет возвращать звук эха.

Таким образом, ширина эхо-булавки будет временем, когда звук дойдет до объекта и вернется обратно. Как только мы узнаем время, мы сможем вычислить расстояние, так как мы знаем скорость звука. HC-SR04 может измерять в диапазоне от 2 см до 400 см.

Ультразвуковой модуль будет генерировать ультразвуковые волны, превышающие диапазон частот, обнаруживаемый человеком, обычно выше 20 000 Гц. В нашем случае мы будем передавать частоту 40 кГц.

Шаг 9: Интерфейс датчика температуры MLX90614

MLX90614 - это ИК-датчик температуры на базе i2c, работающий на обнаружении теплового излучения.

Внутри MLX90614 представляет собой пару двух устройств: инфракрасного детектора на термоэлементах и прикладного процессора для формирования сигнала. Согласно закону Стефана-Больцмана, любой объект, который не ниже абсолютного нуля (0 ° K), излучает (не видимый человеческим глазом) свет в инфракрасном спектре, который прямо пропорционален его температуре. Специальная инфракрасная термобатарея внутри MLX90614 определяет, сколько инфракрасной энергии излучается материалами в ее поле зрения, и выдает электрический сигнал, пропорциональный этому. Это напряжение, создаваемое термобатареей, снимается 17-разрядным АЦП прикладного процессора, затем кондиционируется перед передачей на микроконтроллер.

Шаг 10: Учебное пособие