Начало работы с arduino uno: управление светодиодом с помощью кнопки

Название Arduino обычно является модным словом среди большинства студентов-электронщиков или любителей. Его способность создавать вещи быстрее и дешевле с помощью обширной поддержки онлайн-сообщества сделала его идеальным выбором для многих людей, которые только начинают заниматься электроникой или программированием. Благодаря упрощенному дизайну аппаратного обеспечения и среде программирования, даже люди без каких-либо знаний в области электроники или информатики могут легко изучить его. Так что же на самом деле это Ардуино? С чего начать? Что вы можете сделать с его помощью, чтобы улучшить свой образ жизни?

Мы постараемся найти ответы на все эти вопросы в этом руководстве по мере продвижения. Мы настроим Arduino IDE на вашем ПК / ноутбуке и загрузим образец программы мигания в Arduino. Затем мы также построим небольшое оборудование, используя макетную плату с простой схемой, состоящей из переключателя и светодиода, и запрограммируем нашу Arduino в соответствии с ней. Звучит достаточно интересно? !!

Что на самом деле такое Ардуино?

Прежде чем мы начнем изучать Arduino, мы должны сначала узнать, что это такое. Это важно, потому что среди людей распространено заблуждение, что Arduino - это микроконтроллер. Это неправда, давайте проясним здесь, что Arduino не является микроконтроллером. Так что это?

Arduino - это платформа разработки с открытым исходным кодом, которая состоит из простого в использовании оборудования и среды программирования. Здесь простое в использовании оборудование относится к Arduino UNO, а среда программирования - к Arduino IDE. Есть много аппаратных плат, кроме Arduino UNO, таких как Arduino Mega, nano, mini и т. Д. Но для целей этого руководства мы будем придерживаться только Arduino UNO. Arduino IDE - это программное обеспечение, с помощью которого мы будем программировать плату Arduino UNO.

Настройка IDE Arduino

Первым шагом в нашем процессе будет установка Arduino IDE на вашем ноутбуке / ПК. Приведенные ниже инструкции предназначены только для пользователей Windows, для других платформ процедура почти такая же. Если у вас возникнут проблемы, пользователи Mac и Linux могут воспользоваться соответствующими ссылками. Также убедитесь, что у вас есть права администратора компьютера для упрощения установки.

Шаг 1. Загрузите IDE Arduino с официального сайта Arduino, просто нажав на ссылку ниже

Шаг 2: Будет загружен exe-файл, который будет последней версией Arduino IDE вашего времени. К моменту, когда я документирую это, последняя версия - Arduino-1.8.5, а размер файла - 90,4 МБ. Есть очень хороший шанс, что он был обновлен к тому моменту, когда вы попробовали это.

После завершения загрузки запустите exe-файл. У вас могут попросить права администратора, если появится запрос, нажмите «Да».

Шаг 3: Нажмите «Я согласен», чтобы принять лицензионное соглашение Arduino.

Шаг 4. Далее. Убедитесь, что в разделе «Параметры установки» установлены все флажки, как показано ниже, и нажмите «Далее».

Шаг 5: Теперь нам нужно выбрать место, в котором должна быть установлена ​​IDE. По умолчанию он будет установлен в каталоге Program files на диске C. Настоятельно рекомендуется оставить его как есть и нажать на Установить.

Шаг 5: Вы должны увидеть, как IDE устанавливается на ваш компьютер. Подождите, пока индикатор выполнения не заполнится. Экран будет примерно таким, как показано ниже. После завершения отобразится «Завершено», затем нажмите кнопку закрытия.

Шаг 6: После закрытия установщика. Перейдите на рабочий стол, найдите исполняемый файл Arduino и запустите его. Он покажет загрузочную метку, а затем откроет среду IDE с минимальным кодом на ней, как показано ниже.

Подключение платы Arduino к компьютеру:

После установки Arduino IDE на наш компьютер следующим шагом будет подключение платы Arduino UNO к нашему компьютеру. Для этого просто используйте кабель для программирования (синего цвета), чтобы подключить плату Arduino к USB-порту вашего компьютера.

Этот кабель для программирования синего цвета имеет три функции, которые перечислены ниже.

1. Он обеспечивает необходимую мощность для работы Arduino UNO, поэтому вы можете запускать свои проекты, просто подключив их напрямую через USB-кабель.

2. Программирует микроконтроллер ATmega328 на плате Arduino UNO. Программа, которую вы пишете в IDE, отправляется в микроконтроллер через этот кабель.

3. Он действует как кабель последовательной связи; он может общаться с компьютером через последовательную связь, действуя как хороший инструмент отладки. Вы поймете об этом больше, когда мы будем копать глубже.

Когда на плату подано питание, вы заметите, что маленький светодиод остается высоким. Это означает, что на плату подается питание. Вы также должны заметить, что другой светодиод мигает из-за программы мигания по умолчанию, которая уже была загружена поставщиком на ваш Arduino UNO.

Поскольку это первый раз, когда вы подключаете плату к компьютеру, для автоматической установки драйверов может потребоваться некоторое время. Давайте проверим, успешно ли наш компьютер обнаружил плату. Для этого выполните поиск « Диспетчера устройств » на вашем компьютере.

После открытия диспетчера устройств появится опция « Порты (COM и LPT)», нажмите на нее и проверьте, указана ли плата под этой опцией, как показано ниже.

Примечание. Имя порта для моей платы Arduino отображается как Arduino Uno, имя вашего Arduino может отличаться в зависимости от производителя платы. Это может быть CCH450 или что-то в этом роде, поэтому не беспокойтесь о названии порта.

Если вы не можете найти опцию « Порты (COM и LPT)», это означает, что ваша плата не обнаружена. В этом случае проблема связана с драйвером, поэтому вам придется вручную установить правильные драйверы для вашей платы.

В некоторых случаях вы найдете более одного COM-порта, перечисленного в разделе портов, и вы не будете знать, какой из них предназначен для платы Arduino, так как название также будет другим. В этом случае просто отключите плату и подключите снова. Проверьте, какой COM-порт исчезает и появляется снова, этот COM-порт - ваш Arduino UNO.

Как только вы найдете правильный COM-порт, запишите номер COM-порта вашей платы. Здесь для моей платы номер COM-порта - 13. Этот номер будет меняться каждый раз, когда вы меняете порт USB, к которому подключена плата.

Загрузка программы мигания

Теперь давайте загрузим нашу первую программу на плату Arduino через Arduino IDE, которую мы только что загрузили. После установки Arduino IDE поставляется с некоторыми примерами программ, которые очень удобны для начинающих. Итак, давайте откроем один из примеров программ, выбрав Файл -> Примеры -> Основы -> Blink, как показано ниже.

Это откроет программу Blink; цель программы - мигать светодиодом на плате Arduino. После открытия программы мы должны выбрать правильную плату. Чтобы выбрать используемую плату, выберите Tool -> Boards -> Arduino UNO / Genuino, как показано ниже.

Затем нам нужно выбрать правильный COM-порт для нашей платы. Мы уже отметили, что COM-порт для моей Arduino был COM13. У тебя могло быть иначе. Чтобы выбрать Com-порт, выберите Инструменты -> Порт -> COM13.

Если все верно, вы должны заметить Arduino UNO на COM 13 в нижней части экрана. После проверки щелкните значок загрузки (выделен синим), чтобы загрузить код на доску, как показано ниже.

После нажатия кнопки вы увидите « Компиляция эскиза », а затем, если код загружен успешно, вы увидите сообщение « Готово к загрузке », как показано ниже.

Вот и мы успешно загрузили первую программу на плату Arduino. Но что это? Что мы наделали? Каков вывод программы? Чтобы узнать ответ на все эти вопросы, давайте создадим небольшое оборудование, с помощью которого мы сможем светить светодиодом при нажатии кнопки и написать программу самостоятельно с нуля.

Необходимые материалы:

Материалы, необходимые для этого проекта:

• Arduino UNO
• Кабель для программирования
• Нажать кнопку
• LED (любой цвет)
• Резистор 1к
• Хлебная доска
• Соединительные провода

Подключение оборудования:

Полная схема подключения установки показана ниже. Вам просто нужно следовать рисунку, чтобы установить соединения как таковые.

В нашем оборудовании кнопка является входом, который подключен ко второму выводу Arduino. Если вы внимательно посмотрите, то заметите, что одна сторона кнопки подключена к заземлению, а другая сторона подключена к контакту № 2. Это означает, что всякий раз, когда мы нажимаем кнопку, контакт № 2 будет соединен с землей.

Затем светодиод подключается к контакту 3 через резистор 1 кОм. Снова катодный вывод светодиода (закороченный вывод) соединен с землей, а анодный вывод (более длинный вывод) подключен к выводу 3 через резистор. Этот резистор называется токоограничивающим резистором, так как он ограничивает ток, протекающий через светодиод. Если этот ток не ограничен, через светодиод будет протекать избыточный ток, который навсегда повредит его.

Программирование вашего Arduino:

Теперь, когда наше оборудование готово, мы можем начать программировать нашу плату Arduino UNO. Полная Arduino программа будет дана в конце этой страницы, ниже мы просто собираемся через них построчно.

Для каждой программы Arduino обязательно должны быть две функции. Эти две функции - void setup () и void loop (), они называются минимальным. Все, что мы пишем внутри void setup (), будет выполнено один раз, и все, что мы напишем внутри цикла void, будет выполняться снова и снова. Обе функции показаны ниже, это то, что вы получаете, когда выбираете File -> New .

void setup () { // поместите сюда ваш установочный код, чтобы запустить его один раз: } void loop () { // поместите сюда ваш основной код, чтобы запускать его повторно: }

Давайте начнем писать программу в настройках () функцию. Обычно объявление выводов выполняется внутри функции setup () . В нашем оборудовании мы должны объявить, что контакт 2 является входным контактом, а контакт 3 - выходным контактом. Это можно сделать с помощью следующих строк

pinMode (2, ВХОД); pinMode (3, ВЫХОД);

Но у нас есть небольшое изменение, поскольку контакт 2 используется как ВХОД, его никогда не следует оставлять плавающим. Это означает, что входной контакт всегда должен быть подключен либо к + 5В, либо к земле. В нашем случае вход будет подключен к земле, только если мы нажмем кнопку, и если мы не нажмем кнопку, он останется плавающим. Чтобы избежать этого, мы используем так называемый внутренний подтягивающий резистор. Этот резистор находится внутри микроконтроллера ATmega 328, и вы его не видите. Чтобы использовать этот резистор, нам просто нужно написать строку на Arduino IDE.

Эта линия будет подключать контакт номер 2 + 5V через резистор, таким образом, он будет повышаться, когда он не подключен к земле. Поэтому мы меняем ключевое слово INPUT на INPUT_PULLUP, как показано ниже.

pinMode (2, INPUT_PULLUP);

Теперь, когда мы закончили с нашей функцией setup (), давайте перейдем к функции loop (). Здесь мы должны проверить, заземлен ли контакт 2 (LOW), и если он заземлен, мы должны сделать так, чтобы светодиод светился, сделав контакт 3 HIGH. Если он не заземлен (иначе), мы должны держать светодиод выключенным, установив контакт 3 как LOW. Давайте запишем эти слова в программу вроде

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

Здесь термин digitalRead () используется для чтения состояния вывода INPUT. Если вывод подключен к земле, он вернется в НИЗКИЙ, а если контакт подключен к + 5 В, он вернется в ВЫСОКИЙ.

Точно так же термин digitalWrite () используется для установки состояния вывода OUTPUT. Если мы установим вывод как HIGH, он будет выдавать + 5V на выходе, а если мы установим вывод как LOW, он будет обеспечивать 0V на выходе.

Итак, для нашей программы, когда мы нажимаем кнопку, контакт 2 будет заземлен (LOW), поэтому мы делаем вывод 3 на выход + 5V (HIGH). Этого + 5В хватит для включения светодиода. Если это условие не выполняется, то на контакте 3 будет установлено 0 В (НИЗКОЕ), что в конечном итоге выключит светодиод.

На этом наша программа завершена, давайте загрузим код на нашу плату Arduino, точно так же, как мы загрузили мигающий код выше.

Проверка нашего вывода:

После того, как мы успешно загрузили код на плату Arduino, пора проверить вывод нашей программы. Аппаратное подключение моего Arduino показано ниже, чтобы проверить вывод, все, что нам нужно сделать, это нажать кнопку и проверить, горит ли светодиод. Затем, когда мы его отпустим, светодиод должен погаснуть.

Если у вас возникли проблемы с получением этой работы, вы можете рассказать о проблеме в разделе комментариев, чтобы получить помощь. Или вы также можете использовать форумы для технической помощи. Надеюсь, вы поняли руководство и сделали свой первый маленький шаг с Arduino, как только вы освоитесь с этим базовым, вы сможете глубоко погрузиться в изучение Arduino намного больше.

Зная основы Arduino, вы можете попробовать интерфейс с основными компонентами, такими как ЖК-дисплей 16x2, двигатель постоянного тока, серводвигатель, клавиатура и т. Д.

Также ознакомьтесь со всеми нашими руководствами и проектами Arduino.