Доброго времени суток, Хабр. Запускаю цикл статей, которые помогут Вам в знакомстве с Arduino. Но это не значит, что, если Вы не новичок в этом деле – Вы не найдёте ничего для себя интересного.
Введение
Было бы не плохо начать со знакомства с Arduino. Arduino – аппаратно-программные средства для построения систем автоматики и робототехники. Главным достоинством есть то, что платформа ориентирована на непрофессиональных пользователей. То есть любой может создать своего робота вне зависимости от знаний программирования и собственных навыков.
Начало
Создание проекта на Arduino состоит из 3 главных этапов: написание кода, прототипирование (макетирование) и прошивка. Для того, чтоб написать код а потом прошить плату нам необходима среда разработки. На самом деле их есть немало, но мы будем программировать в оригинальной среде – Arduino IDE. Сам код будем писать на С++, адаптированным под Arduino. Скачать можно на официальном сайте . Скетч (набросок) – программа, написанная на Arduino. Давайте посмотрим на структуру кода:
main(){ void setup(){ } void loop(){ } }
Важно заметить, что обязательную в С++ функцию main() процессор Arduino создаёт сам. И результатом того, что видит программист есть:
void setup(){ } void loop(){ }
Давайте разберёмся с двумя обязательными функциями. Функция setup() вызывается только один раз при старте микроконтроллера. Именно она выставляет все базовые настройки. Функция loop() - циклическая. Она вызывается в бесконечном цикле на протяжении всего времени работы микроконтроллера.
Первая программа
Для того, чтоб лучше понять принцип работы платформы, давайте напишем первую программу. Эту простейшую программу (Blink) мы выполним в двух вариантах. Разница между ними только в сборке.
int Led = 13; // объявляем переменную Led на 13 пин (выход) void setup(){ pinMode(Led, OUTPUT); // определяем переменную } void loop(){ digitalWrite(Led, HIGH); // подаём напряжение на 13 пин delay(1000); // ожидаем 1 секунду digitalWrite(Led, LOW); // не подаём напряжение на 13 пин delay(1000); // ожидаем 1 секунду }
Принцип работы этой программы достаточно простой: светодиод загорается на 1 секунду и тухнет на 1 секунду. Для первого варианта нам не понадобиться собирать макет. Так как в платформе Arduino к 13 пину подключён встроенный светодиод.
Прошивка Arduino
Для того, чтоб залить скетч на Arduino нам необходимо сначала просто сохранить его. Далее, во избежание проблем при загрузке, необходимо проверить настройки программатора. Для этого на верхней панели выбираем вкладку «Инструменты». В разделе «Плата», выберете Вашу плату. Это может быть Arduino Uno, Arduino Nano, Arduino Mega, Arduino Leonardo или другие. Также в разделе «Порт» необходимо выбрать Ваш порт подключения (тот порт, к которому вы подключили Вашу платформу). После этих действий, можете загружать скетч. Для этого нажмите на стрелочку или во вкладке «Скетч» выберете «Загрузка» (также можно воспользоваться сочетанием клавиш “Ctrl + U”). Прошивка платы завершена успешно.
Прототипирование/макетирование
Для сборки макета нам необходимы следующие элементы: светодиод, резистор, проводки (перемычки), макетная плата(Breadboard). Для того, чтоб ничего не спалить, и для того, чтоб всё успешно работало, надо разобраться со светодиодом. У него есть две «лапки». Короткая – минус, длинная – плюс. На короткую мы будем подключать «землю» (GND) и резистор (для того, чтоб уменьшить силу тока, которая поступает на светодиод, чтоб не спалить его), а на длинную мы будем подавать питание (подключим к 13 пину). После подключения, загрузите на плату скетч, если вы ранее этого не сделали. Код остаётся тот же самый.
На этом у нас конец первой части. Спасибо за внимание.
Arduino/Genuino UNO — это флагманская плата для разработки собственных проектов, построения простых систем автоматики и робототехники на базе микроконтроллера ATmega328 с бесплатным программным обеспечением и открытой архитектурой. Arduino UNO R3 является сегодня самой популярной платформой для начинающих изобретателей, любителей мастерить своими руками, студентов и школьников.
Arduino UNO: распиновка платы
Что такое Arduino UNO CH340 мы уже рассказывали, поэтому перейдем сразу к характеристикам и описанию платы Ардуино УНО. Распиновка и принципиальная схема платформы представлена на фото далее. Как мы уже говорили, вся линейка плат имеет полностью открытую архитектуру системы, что позволяет любому стороннему производителю копировать и модернизировать платы Arduino Genuino UNO.
Arduino UNO распиновка платы на русском, ICSP
UNO является лучшим вариантом для знакомства с микроконтроллерами. Плата имеет удобный размер и все необходимое для начала работы: 14 цифровых входов/выходов (6 портов могут работать в режиме ШИМ), 6 аналоговых входов для датчиков, разъем USB для программирования и разъем питания Arduino UNO от блока питания или кроны. Но главное — это огромное множество уроков и инструкций в Интернете.
Характеристики платы Arduino UNO
- Микроконтроллер: ATmega328
- Тактовая частота: 16 МГц
- Напряжение логических уровней: 5 В
- Входное напряжение питания: 7–12 В
- Портов ввода-вывода общего назначения: 20
- Максимальный ток с порта ввода-вывода: 40 мА
- Максимальный выходной ток порта 3.3 В: 50 мА
- Максимальный выходной ток порта 5 В: 800 мА
- Портов с поддержкой ШИМ: 6
- Портов, подключённых к АЦП: 6
- Разрядность АЦП: 10 бит
- Flash-память: 32 КБ
- EEPROM-память: 1 КБ
- Оперативная память: 2 КБ
- Габариты: 69×53 мм
Arduino UNO: схема электрическая
Arduino UNO: порты ввода вывода, питание
Рабочее напряжение - 5 В при подключении через USB с любых устройств (компьютер, ноутбук, зарядка от смартфона и т.д.). При одновременном подключении внешнего адаптера (аккумулятора, кроны, блока питания), питание автоматически переключается, но плату можно по-прежнему программировать через компьютер. Рекомендуемое питание Arduino Uno от батареек или аккумулятора от 7 до 12 В.
Arduino UNO: питание от внешнего источника
5V – на пин Ардуино подает 5В, его можно использовать для питания устройств
3.3V – на пин подается напряжение 3.3В от внутреннего стабилизатора
GND – вывод земли
VIN – пин для подачи внешнего напряжения
IREF – пин для информирования о рабочем напряжении платы
Можно питание на микроконтроллер подать через порт VIN с помощью проводов. «Плюс» от внешнего источника подается на порт VIN, а «Минус» на GND (заземление). Подача внешнего напряжения 5 Вольт на пин 5V не допустимо, так как питание Genuino Arduino Uno обходит стороной стабилизатор, что может привести к поломке. Все цифровые порты на плате выдают стабилизированное напряжение в 5 Вольт.
Arduino UNO: прошивка, память
Программирование платы происходит в бесплатной среде Arduino IDE на русском , которую можно скачать на официальном сайте. Для подключения устройств и модулей используются коннекторы («папа-папа» и «папа-мама»), которые подключаются к портам Ардуино. Чтобы начать работать с платформой, перейдите в раздел Arduino uno r3 «Уроки для начинающих » , где представлены подробные инструкции с примерами.
Плата поддерживает три типа памяти:
Flash – память объемом 32 кБ, используется для хранения программы. Когда контроллер прошивается скетчем через USB, он записывается именно во Flash – память. Чтобы очистить память Arduino UNO следует загрузить пустой скетч.
SRAM память — это оперативная память Ардуино объемом 2 кБ. Здесь хранятся переменные и объекты, создаваемые в скетче. SRAM память энерго-зависимая, при отключении источника питания от платы, все данные удалятся.
EEPROM — это энергонезависимая память объемом 1кБ. Сюда можно записывать данные, которые при выключении питания не исчезнут. Минус EEPROM в ограничении циклов перезаписи — 100 000 раз по утверждениям производителя.
Описание Ардуино УНО на русском
Рекомендуем вам ознакомиться с другими платами из линейки Arduino-Genuino, например, аналог самой популярной платы UNO — RobotDyn UNO R3 от китайского производителя. Плата по своим характеристикам ничем не уступает официальному производителю, но при этом имеет более демократичную цену и ряд преимуществ. Таких как, более удобный USB-разъем и большее количество аналоговых входов.
Сегодня речи пойдет про светофор на на DigiSpark и адресных светодиодах WS2812 . Это вторая версия светофора . Про первую я рассказывал вот тут . Первая версия получилась достаточно удобная и состояла из меньшего количество деталей. Почему я решил сделать вторую версию? Дело в том, что бокс под батарейки которые, я использовал в первой версии светофора на Arduino , очень подорожал. Некоторые продавцы продают его за 5 долларов на . Дороже всей остальной электроники. Поэтому я решил поменять бокс на более дешевый. А раз пришлось переделывать корпус. Принял решение изменить и размер самого светофора и сделать его больше первой версии. Также в ножку светофора добавил металлический стержень для увеличения жесткости.
Часы-будильник на Arduino. Корпус сделан из конструктора LEGO. LEGO Arduino
Пришел у меня 5 летний ребенок из садика и сказал, что ему задали сделать проект умные устройства в доме. Корпус можно сделать из любого подручного конструктора. Можно сделать из LEGO конструктора. Немного поразмыслив решили мы с сыном сделать часы-будильник на Digispark и 7 сегментном индикаторе на TM1637 с часами реального времени DS3231 .
Новые Arduino проекты и Проекты сделанные на ЧПУ станке
Вот и закончилось лета. И времени на разработку проектов на Arduino становиться больше. И сегодня я планирую рассказать о своих новых проектах которые я делаю на Ардуино и своем самодельном ЧПУ станке . Проекты еще в стадии разработки и не имеют конечного готового вида. Но все же я решил рассказать о них, чтобы услышит сторонне мнение.
Светофор на Digispark и адресных светодиодах WS2812 - Ардуино светофор
В предыдущей статье: «» я уже рассказывал про разработку светофора и о том что у меня не получилось сделать его полностью функциональным и работоспособным. Спустя пару недель я доработал его и теперь готов представить самодельный светофор на Ардуино и адресных светодиодах WS2812 .
Все заготовки для корпуса выпилил на своем самодельном ЧПУ станке .
Неудачные проекты Arduino светильников и светофора
Любая разработка приводит к неудачным и промежуточным моделям. Которые не удовлетворяют всем потребностям и ожиданием.
Что такое цифровая драм-машина или иначе бит-машина слышали наверное все. Совсем другое дело электромеханическая драм-машина, созданая норвежским композитором Koka Nikoladze. В ней звук формируется за счет механического воздействия. Машинка работает под управлением Arduino, который позволяет запрограммировать мелодию для исполнения.
Вы слышали про Arduino и вам хочется поскорее разобраться с ней, чтобы сделать свое устройство, робота или что там еще придумали. Помигать светодиодом вы сможете уже в первый вечер, но на создание более сложного гаджета уйдет куда больше времени. Впереди долгие недели и даже месяцы изучения программирования на C, поиск совместимых библиотек и модулей, костылей и превозмогания трудностей. Как ускорить процесс? Начните с Arduino совместимой платы, которую можно программировать на JavaScript.
Оригинал статьи на английском http://www.bunniestudios.com/blog/?p=2407
На фотографии готовые печатные платы для Leonardo
Самое интересное в лампе - это то, что она реагирует на приближение с помощью самодельного, и вообщем-то очень простого емкостного сенсора. Основной элемент, которого - лист фольги. На данный момент эта сборка лишь прототип, и все электронные компоненты и сенсор (тот самый лист фольги) никаким образом не интегрированы в сам светильник, но сама идея очень интересная.
Arduino, самодельная перчатка с 5-тью зашитыми датчиками изгиба, 5 сервоприводов HITEC HS-81 и механическая рука. Как все это работает можно посмотреть на видео. Arduino cчитывает данные с датчиков изгиба и управляет сервомоторчиками так, чтобы механическая рука повторяла движения кисти человека. Кстати, в первом видео автор использует готовый набор механики руки, который можно купить на ebay, правда без электронных компонентов и приводов. В другом проекте автор сделал подобную руку из подручных материалов.
В этом проекте автор покажет, как можно подключить полноцветную светодиодную матрицу 8x8 к Arduino. Сама матрица имеет 32 входа: 8 анодов, 8 катодов красного цвета, 8 зеленого и 8 синего. При этом для управления матрицей будут задействованы всего 3 выхода на Arduino. Никакой магии тут нет, а есть 4 сдвиговых регистра 74HC595.
Более подробно об использовании 74HC59 с Arduino можно почитать в инструкции Использование сдвигового регистра 74HC595 для увеличения количества выходов .
Один регистр дает нам 8 выходов, так как у нашей матрицы 32 входа, в проекте использована техника каскадирования сдвиговых регистров. Нам понадобится 4 регистра 74HC59, при этом количество подключений к Arduino не изменится и будут задействованы 3 выхода на Arduino. для управления. Питание осуществляется по USB, но можно подключить и автономное.
Съемка быстротекущих процессов, таких как падение капли, взрыв воздушного шарика, - очень непростое дело. Точно подгадать момент, когда нужно нажать на спуск затвора, без специальных устройств практически невозможно. Нет, можно, конечно, сделать сотню попыток, и в какой-то момент удача повернется к тебе. Но можно обойтись и без сотни шариков. Тут на помощь придет Arduino. Ниже описан процесс конструирования автоматического триггера на базе Arduino с реакцией на звук или пересечение луча лазерной указки.
Cтрого говоря, Arduino будет управлять не затвором камеры, а фотовспышкой. К сожалению, задержка реакции камеры на сигнал — в районе 20 миллисекунд, что для человеческого глаза не заметно, но все же дольше, чем можно себе позволить при съемке лопнувшего шарика. Поэтому съемка производится в темной комнате с выдержкой 10 секунд, а вот вспышка срабатывает именно в нужный момент. Так как в комнате практически нет освещения, то всё экспонирование фотографии произойдет именно в момент работы вспышки (около 1 миллисекунды).
Arduino – это популярная платформа разработки для электронщиков и их проектов электроники простым способом. Он состоит как из физической программируемой платы разработки (на базе микроконтроллеров AVR), так и из части программного обеспечения или IDE, которая работает на вашем компьютере и используется для записи и загрузки кода на плату микроконтроллера. В этой статье рассмотрены популярные, необычные и простые Ардуино проекты.
Для начала рассмотрим самые популярные Аrduino-projects:
- MIDI-контроллер – самый простой из популярных проектов Ардуино. MIDI-контроллеры – отличный способ управлять различными звуками на вашем компьютере с использованием физического оборудования. Это довольно старая технология, и вы можете купить всевозможные охлаждающие MIDI-контроллеры практически в любом музыкальном магазине. Но если вы не хотите покупать MIDI-контроллер, вы можете сделать свой собственный с Arduino. Как только вы его создадите, вы сможете контролировать все свои удары, звуковые сигналы и переходы через USB.
- Датчик Ambilight на ЖК-дисплей (см. фото выше). Добавление небольшого количества подсветки на ваш ЖК-дисплей – отличный способ сделать просмотр фильмов немного более захватывающим. Конечный результат – это система просмотра фильмов с завораживающими эффектами.
- Управление устройствами высокого напряжения с использованием Arduino. В конце проекта вы сможете управлять своими бытовыми приборами, такими как светодиод, вентилятор, лампочка и так далее. Вы можете отрегулировать время включения и выключения этих приборов. В этом проекте используется один из самых популярных модулей, то есть 2-канальный релейный модуль, который широко используется для управления высоковольтными устройствами с задействованием сигналов низкого напряжения. Итак, в этом проекте вы узнаете, как использовать 2-канальный релейный модуль с Arduino и его схемой.
- . Схема проекта довольно проста. Основная цель оборудования – измерить значение температуры окружающего пространства, а затем распечатать его на ЖК-дисплее, используя Arduino и термистор. Термистор – это тип переменного резистора, который изменяет его сопротивление в соответствии с температурой окружающей среды. Так что да, вы можете сделать это, как работы LDR (Light Dependent Resistor) с одной разницей. В то время, как LDR меняет свое сопротивление в соответствии с интенсивностью света, сопротивление термистора зависит от температуры окружающей среды.
Самые необычные проекты
Теперь перейдем к необычным проектам с использованием Аrduino микропроцессора:
- Игрушка Easy Robot Toy PipeBot . Если вы ищете более простой проект, возможно, тот, с которым вы можете работать со своими детьми, тогда рассмотрите вариант создания игрушки PipeBot. Потребуются лишь материалы, которые всегда находятся под рукой. Когда вы построите, вы получите рулонную политрубку, которой вы можете управлять с помощью вашего смартфона.
- 3D-сканер . Разработчик-любитель Ричард создал этот проект для сканирования 3D-моделей своих детей. Это на самом деле довольно революционный дизайн, поскольку он не заставляет людей стоять на месте в течение длительного времени во время сканирования. Вместо этого этот 3D-сканер мгновенно снимает несколько фотографий с разных ракурсов и собирает изображения в виде 3D-сканирования. Ричардский сканер построен с 40 контактами Pis, 40 поддерживающими контакты Pi камерами и 40 8GB SD-картами. Итак, как вы можете себе представить, этот проект мгновенно окупится.
- Приспособление для людей с ограниченными возможностями . С помощью ардуиноподобного устройства, называемого Tongueduino, которое разработано исследователем MIT Гершоном Дублоном, отправляется информация на площадку с электродами, расположенными по сетке. Этот пэд помещается в рот пользователя. При подключении к электронному датчику пэд преобразует сигналы от датчика в небольшие импульсы электрического тока через сетку, которые язык читает, как образец человеческого языка. Известно, что язык имеет чрезвычайно плотное сенсорное разрешение, а также высокую степень нейропластичности, способность адаптироваться к каждому человеку. Исследования показали, что электротактильные языковые дисплеи могут использоваться в качестве протезов зрения для слепых. Пользователи быстро учатся читать и перемещаться по естественным средам. С помощью Tongueduino сигналы сопоставляют пространственные и интенсивные карты с количеством импульсов внутри кадра. Пользователь Tongueduino может идентифицировать пиксели и линии, нарисованные на сетке 3x3, коллегой на компьютере. Конечная цель состоит в том, чтобы выйти за рамки простой замены зрения в сторону большего сенсорного увеличения. Соединение с магнитометром может предоставить пользователю внутреннее чувство направления.
Самые простые проекты для начинающих
Приведем примеры нескольких простых самоделок на Ардуино, которые может сделать даже неопытный в конструировании электронных приборов человек:
- . RFID обозначает радиочастотную идентификацию. Каждая RFID-карта имеет уникальный идентификатор, встроенный в нее, и считыватель RFID используется для считывания RFID-карты no. EM-18 RFID-считыватель работает на частоте 125 кГц, поставляется со встроенной антенной и может питаться от источника питания 5 В. Он обеспечивает последовательный выход вместе с выходом Weigand. Диапазон составляет около 8-12 см. Параметры последовательной связи – 9600 бит/с, 8 бит данных, 1 стоповый бит. Эта беспроводная RF-идентификация используется во многих системах.
- Знаменитый Аrduino проект – . Переключатель датчика наклона представляет собой электронное устройство, которое определяет ориентацию объекта и дает свой выход, высокий или низкий, соответственно. В нем есть ртутный шар, который перемещается. Таким образом, датчик наклона может включать или выключать схему, в зависимости от ориентации. В этом проекте мы взаимодействуем с датчиком Mercury/Tilt с Arduino UNO. Мы контролируем светодиод и зуммер в соответствии с выходом датчика наклона. Всякий раз, когда мы наклоняем датчик, будильник включается.
- На Ардуино делается элементарный проект – . С простым знанием цепи Arduino и Voltage Divider Circuit мы можем превратить Arduino в цифровой вольтметр и измерить входное напряжение с помощью Arduino и ЖК-дисплея 16x2. Arduino имеет несколько аналоговых входных контактов, которые соединяются с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) внутри Arduino. Arduino ADC – это десятибитовый преобразователь. Это означает, что выходное значение будет находиться в диапазоне от 0 до 1023. Мы получим это значение, используя функцию analogRead . Если вы знаете опорное напряжение, вы можете легко рассчитать текущее напряжение на аналоговом входе. Мы можем использовать схему делителя напряжения для расчета входного напряжения.
