Ардуино уроки для начинающих: Уроки Ардуино (Arduino) для начинающих

для начинающих | Starting Electronics

Создано: 4 января 2022

Учебник по Arduino для начинающих в электронике. Как начать работу с Ардуино. Сборка схем на макетной плате без пайки. Запрограммируйте плату Arduino. Изучите основы электронной платформы Arduino, используя Arduino Uno или совместимую плату. В качестве альтернативы используйте плату Arduino MEGA 2560. Эта первая часть руководства представляет собой введение в Arduino. В нем объясняются инструменты и компоненты, используемые в следующих частях руководства.

Часть 1 учебного пособия по Arduino для начинающих

На изображении выше показана простейшая схема, подключенная к плате Arduino Uno. Это один светодиод (светоизлучающий диод) и цепь резистора. Программа, загруженная на плату Arduino Uno с компьютера через порт USB, мигает или моргает светодиодом. Этот учебник по Arduino для начинающих начинается с использования очень простых схем для изучения основных концепций Arduino и электроники.

Что такое Ардуино?

Официальный ответ на вопрос «Что такое Arduino?» на веб-сайте Arduino следующее: «Arduino — это электронная платформа с открытым исходным кодом, основанная на простом в использовании аппаратном и программном обеспечении. Он предназначен для всех, кто делает интерактивные проекты».

Оборудование, программное обеспечение и сообщество Arduino

Приведенное выше объяснение сложно понять новым пользователям. Однако разбивка объяснения облегчает понимание. Во-первых, Arduino состоит из аппаратного обеспечения, то есть одной из нескольких разных плат микроконтроллеров. Например, плата микроконтроллера Arduino Uno, показанная на предыдущем изображении.

Во-вторых, Arduino — это тоже программное обеспечение. В частности, программное обеспечение Arduino состоит из программного пакета для программирования различных плат Arduino. Кроме того, в Arduino есть множество примеров программирования и кода, которые могут использовать все желающие. В-третьих, Arduino — это сообщество Arduino. Найдите сообщество Arduino на форуме Arduino и в центре проектов Arduino.

Наконец, у Arduino открытый исходный код. Открытый исходный код означает, что исходные файлы, используемые для создания как аппаратного, так и программного обеспечения Arduino, доступны для скачивания любому желающему. Файлы с открытым исходным кодом доступны для изучения, модификации, адаптации или улучшения любым лицом в соответствии с условиями лицензии с открытым исходным кодом.

Использование Arduino

Используйте Arduino в интерактивных проектах и ​​в общих проектах по электронике. Проект Arduino может быть таким же простым, как загрузка программы на плату Arduino, которая мигает или мигает встроенным светодиодом. Еще одним примером проекта является измерение температуры и влажности воздуха и отображение результатов измерений на ЖК-дисплее или компьютере с помощью Arduino. Также управляйте всем, от световых дисплеев до роботов и многого другого, с помощью Arduino.

Arduino в этом руководстве по Arduino для начинающих

Для целей данного руководства Arduino — это плата Arduino Uno и программный пакет Arduino, называемый Arduino IDE. Arduino IDE работает на разных компьютерах и операционных системах, включая Linux, Windows и Mac. В этом руководстве можно использовать официальную плату Arduino Uno. При желании используйте более дешевую плату, совместимую с Arduino Uno. В качестве альтернативы используйте официальную плату Arduino MEGA 2560 или совместимую.

Arduino Uno меньше и дешевле, чем Arduino MEGA 2560. Большинство пользователей, следуя этому руководству, будут использовать Arduino Uno или совместимую плату. Используйте большую и более дорогую плату Arduino MEGA 2560, если она у вас уже есть или вы хотите ее использовать.

Официальные платы Arduino

Официальные платы Arduino — это качественные продукты. Часть денег, заплаченных за официальные платы Arduino, используется для финансирования проекта Arduino. Например, для ведения форума и разработки новых продуктов.

На изображении выше слева показана официальная плата Arduino MEGA 2560. На изображении справа показана официальная плата Arduino Uno. К обеим официальным платам прилагается прозрачная пластиковая основа. Используйте любую из этих плат, следуя этому руководству по Arduino для начинающих. В качестве альтернативы используйте клон или совместимую плату.

Совместимые платы Arduino

Доступно множество различных клонов Arduino Uno и Arduino MEGA 2560 и совместимых плат. На изображении ниже показан пример двух плат, совместимых с Arduino. Слева находится плата, совместимая с Arduino MEGA 2560, а справа — плата, совместимая с Arduino Uno.

Любая из вышеперечисленных плат прекрасно работает с этим учебным пособием по Arduino для начинающих. Эти платы являются более дешевой альтернативой официальным платам Arduino.

Учебное пособие по Arduino для начинающих. Компоненты

Для выполнения этого руководства требуется плата Arduino, как уже говорилось. Также необходимы макетная плата без пайки, перемычки и электронные компоненты. Схемы построены на макетной плате и подключены к плате Arduino в этом руководстве по Arduino для начинающих. В следующем разделе обсуждаются используемые электронные компоненты.

Плата Arduino Uno или Arduino MEGA 2560

Существует несколько вариантов приобретения платы Arduino. Вариантов покупки платы Arduino:

• Приобретите Arduino Uno непосредственно в магазине Arduino
• Приобретите Arduino MEGA 2560 непосредственно в магазине Arduino
• Купите Arduino Uno или Arduino MEGA 2560 у авторизованного дистрибьютора Arduino
• Купите плату, совместимую с Arduino Uno или MEGA 2560, или плату-клон в интернет-магазине или у другого продавца

Где вы покупаете плату Arduino, зависит от того, где вы находитесь. Учитывайте импортные пошлины или налоги и стоимость доставки. Купите кабель USB в дополнение к одной из вышеперечисленных плат Arduino.

USB-кабель для Arduino Uno и MEGA 2560

Платы Arduino Uno и Arduino MEGA 2560 подключаются к компьютеру с помощью USB-кабеля A-B (также называемого USB-кабелем A-B или USB-кабелем принтера). Кабель USB обеспечивает питание платы Arduino. Он также используется для загрузки программ на плату Arduino.

Беспаечная макетная плата для обучения Arduino для начинающих

Получите беспаечную макетную плату половинного размера с 400 связующими точками. Например, на изображении ниже показана макетная плата половинного размера, используемая в этом руководстве. Каждое отверстие в макетной плате называется связующей точкой. Следовательно, макет на изображении имеет 400 отверстий. Используйте большую макетную плату, если она у вас уже есть. Узнайте больше о макетных платах в статье о макетных платах для начинающих. Эта статья является частью курса, который представляет собой введение в электронику.

Перемычки для макетных схем. Одножильные провода и провода Dupont используются для соединения электронных компонентов. На следующем изображении показаны провода Dupont со штифтом на каждом конце в верхней части изображения. Это провода Dupont «папа-папа». Используйте их для подключения макетной платы к Arduino.

Под проводами Dupont «папа-папа» находятся провода Dupont «папа-мама». Провода Dupont «папа-мама» имеют штырь на одном конце и гнездо на другом. Эти провода соединяют некоторые компоненты с макетной платой или напрямую с Arduino. Провода Dupont, показанные на изображении, имеют длину 10 см.

Ниже проводов Dupont находятся одножильные провода различной длины. Как правило, одножильные провода соединяют компоненты друг с другом на макетной плате. Одножильные провода доступны в комплектах перемычек. Кроме того, их можно нарезать из рулонов проволоки. В статье о макетных платах для начинающих объясняются перемычки и комплекты внизу страницы. В этом руководстве по Arduino используется набор проводов Dupont и одножильных перемычек.

Электронные компоненты для начинающих Arduino

В следующей таблице перечислены некоторые компоненты. В этом учебном пособии по Arduino для начинающих эти компоненты используются в различных схемах. Электронные компоненты доступны во многих интернет-магазинах и магазинах электроники.

Купите следующие детали, как обсуждалось ранее.

1. Arduino Uno, Arduino MEGA 2560 или совместимая плата.
2. USB-кабель типа A-B.
3. Макетная плата без пайки, 400 точек привязки.
4. Набор проводов и перемычек Dupont.

Купите следующие электронные компоненты.

Рекомендуемые руководства по аппаратному обеспечению Arduino

Узнайте подробности об аппаратном обеспечении плат Arduino Uno и Arduino MEGA 2560, используя рекомендуемые книги, приведенные ниже. Короче говоря, эти книги содержат много полезной информации об аппаратном обеспечении Arduino. Самое главное, они показывают, как тестировать новые платы Arduino, расширять аппаратное обеспечение и подключать основные компоненты. Эти книги являются прекрасным дополнительным материалом для тех, кто следует этому руководству. Купите книгу для доски, которую вы используете, следующим образом.

• Ultimate Руководство по аппаратному обеспечению Arduino Uno для Arduino Uno
• Ultimate Arduino Mega 2560 Руководство по оборудованию для Arduino MEGA 2560

Дополнительные инструменты для этого руководства по Arduino

Некоторые дополнительные инструменты упрощают сборку макетных плат. Особенно увеличительное стекло, бокорезы, длинногубцы и мультиметр. Подробнее о каждом дополнительном инструменте читайте ниже.

Увеличительное стекло

Увеличительное стекло облегчает идентификацию мелких компонентов. Конечно, потребность в увеличительном стекле зависит от зрения и может понадобиться не всем. На изображении ниже показан пример увеличительного стекла с тремя линзами. Это увеличительное стекло ювелирного типа.

На изображении ниже показана лупа-помощник. Это еще один пример увеличительного устройства, используемого в электронике. В дополнение к этим примерам существует множество других типов луп, некоторые из которых имеют собственные источники света.

Бокорезы

Бокорезы используются для обрезки и зачистки одножильного провода для макетных плат. Например, если перемычка на макетной плате порвалась, используйте бокорезы, чтобы аккуратно обрезать оборванный конец. Затем снимите часть изоляции с обрезанного конца с помощью бокорезов или инструментов для зачистки проводов. Помимо этого основного применения, боковые резаки имеют множество других применений в электронике. На изображении ниже показан пример небольших бокорезов, используемых в электронике. Бокорезы необязательны в этом руководстве по Arduino для начинающих.

Длинногубцы или аналогичный инструмент. В этом случае выпрямите одножильный провод с помощью длинногубцев или подобных плоскогубцев. Используйте плоскогубцы с длинными губками, если провод не может легко вставиться в точку крепления или отверстие на макетной плате. На следующем изображении показан пример маленьких плоскогубцев с длинными губками, используемых в электронике.

Мультиметр

Проверка напряжения с помощью мультиметра. Например, проверить наличие 5В на плате Arduino. Компоненты и провода также проверяются с помощью мультиметра. Тем не менее, мультиметр не является обязательным для этого руководства для начинающих по Arduino. На изображении ниже показан пример мультиметра, используемого в электронике.

Начало обучения по Arduino для начинающих

Получите плату Arduino, макет, провода, инструменты и компоненты, описанные выше. Затем выполните каждую часть следующего руководства по порядку. Учебные части начинаются с настройки программного обеспечения для программирования Arduino. Затем следует объяснение того, как загрузить первую программу на плату Arduino. Каждая следующая часть руководства основывается на предыдущей части. Поскольку это руководство предназначено для начинающих, его части начинаются с очень простого и постепенно продвигаются вперед.

Руководство для начинающих о том, что такое Arduino?

Платформа Arduino приобрела популярность среди тех, кто только начинает заниматься электроникой, и не без оснований. В отличие от большинства более ранних программируемых печатных плат, для загрузки нового кода в Arduino вам не нужна отдельная аппаратная часть. Все, что вам нужно, это USB-кабель. Если вам интересно узнать и узнать больше об Arduino, то вы попали по адресу. Этот урок даст вам краткое представление о том, что такое Arduino.

Что такое Ардуино?

Audrino — это электронное устройство с открытым исходным кодом, которое считывает входные данные (например, свет на датчике, палец на кнопке или твит) и генерирует выходные данные на основе этих входных данных (например, включение светодиода или активацию двигателя).

Arduino представляют собой микроконтроллеры, а не целые компьютеры с собственными операционными системами, как Raspberry Pi. Они просто запускают код C/C++, который хранится в их прошивке. Интегрированная среда разработки Arduino (IDE) — это бесплатное программное обеспечение, позволяющее создавать и загружать код на плату Arduino.

Почему Ардуино?

Arduino используется в миллионах проектов и приложений благодаря простому и доступному пользовательскому интерфейсу. Программное обеспечение Arduino простое в использовании для начинающих, но оно настраивается для опытных пользователей. Он работает в системах Mac, Windows и Linux. Его могут использовать преподаватели и студенты для создания недорогого научного оборудования, демонстрации принципов химии и физики, а также для начала изучения программирования и робототехники. Дизайнеры и архитекторы создают интерактивные прототипы, а музыканты и художники создают инсталляции и пробуют новые инструменты. Например, многие продукты, представленные на Maker Faire, изготовлены с его помощью производителями. Arduino — ценный инструмент для изучения новых навыков. Любой, включая молодежь, любителей, художников и программистов, может начать возиться, просто следуя пошаговым инструкциям.

Особенности Arduino

• Микроконтроллер: ATmega328
• Рабочее напряжение: 5 В
• Входное напряжение (рекомендуется): 7–12 В
• Входное напряжение (пределы): 6–20 В
• Цифровые контакты ввода/вывода: 14 (из которых 6 обеспечивают ШИМ-выход)
• Аналоговые входные контакты: 6
• Постоянный ток на контакт ввода/вывода: 40 мА
• Постоянный ток для контакта 3,3 В: 50 мА
• Флэш-память: 32 КБ, из которых загрузчик использует 0,5 КБ
• SRAM: 2 КБ (ATmega328)
• EEPROM: 1 КБ (ATmega328)
• Тактовая частота: 16 МГц

Типы плат Arduino

1.

Arduino Uno включает в себя все, что вам нужно для начала работы. Он имеет 14 цифровых входных/выходных контактов (которые можно использовать как выходы ШИМ), шесть аналоговых входов, порт USB, разъем питания и кнопку сброса, а также другие функции. Он поставляется со всем, что вам нужно для начала работы с микроконтроллером; подключите его к компьютеру с помощью USB-кабеля или запитайте от адаптера переменного тока или аккумулятора.

2. Лилипад Ардуино

LilyPad — это носимое электронное текстильное устройство, созданное Лией Бючли в сотрудничестве со SparkFun. Он умело сконструировал каждый LilyPad с большими контактными площадками и плоской спинкой для вшивания токопроводящей нити в одежду. Кроме того, LilyPad имеет собственный набор входных, выходных, силовых и сенсорных плат, предназначенных исключительно для электронного текстиля, и его даже можно стирать!

3. Красная доска

Arduino IDE может программировать RedBoard через разъем USB Mini-B. Он будет работать в Windows 8 без изменения настроек безопасности (вы использовали подписанные драйверы, в отличие от UNO). Благодаря чипу USB/FTDI, который вы использовали, он стал более прочным и полностью плоским с задней стороны, что упрощает его интеграцию в ваши проекты. Подключитесь к плате и выберите «Arduino UNO» в меню платы, чтобы загрузить код. RedBoard может получать питание через USB или гнездо. Встроенный регулятор мощности может работать с напряжением от 7 до 15 вольт постоянного тока.

4. Ардуино Мега

Arduino Mega — старший брат Arduino UNO. Он содержит множество цифровых входов/выходов (54!), 16 аналоговых входов, USB-соединение, разъем питания и кнопку сброса. Он поставляется со всем, что вам нужно для начала работы с микроконтроллером; подключите его к компьютеру с помощью USB-кабеля или запитайте от адаптера переменного тока или аккумулятора. Огромное количество контактов этой платы делает ее идеальной для приложений, требующих большого количества цифровых входов или выходов (например, большого количества светодиодов или кнопок).

5. Ардуино Леонардо

Leonardo — это начальная плата разработки Arduino с одним микроконтроллером и портом USB. В результате это может быть дешевле и проще. Кроме того, поскольку плата поддерживает USB напрямую, доступны библиотеки кода, которые позволяют плате имитировать компьютерную клавиатуру, мышь и другие компоненты.

Преимущества

• По сравнению с другими микроконтроллерными системами платы Arduino относительно доступны по цене. Самая дешевая версия модуля Arduino может быть собрана вручную, и даже готовые модули Arduino стоят менее 50 долларов.
• Для Windows, Macintosh OSX и Linux предоставляется программное обеспечение Arduino (IDE). Подавляющее большинство систем микроконтроллеров совместимы только с Windows.
• Программное обеспечение Arduino (IDE) простое для начинающих, но достаточно гибкое для опытных пользователей.
• Для опытных программистов программное обеспечение Arduino доступно как инструмент с открытым исходным кодом для расширения. Те, кто хочет больше узнать об этом языке, могут использовать библиотеки C++, а те, кто хочет узнать больше о технических особенностях, могут переключиться с Arduino на язык программирования AVR C.
• Arduino имеет открытый исходный код и имеет оборудование, которое можно расширять. Чертежи платы Arduino доступны по лицензии Creative Commons, что позволяет опытным разработчикам схем создавать свои версии модулей, расширяя и улучшая их.

Недостатки

• Невозможно запустить несколько программ одновременно.
• Нет проверок безопасности памяти.
• Дорого для процессора и памяти.
• Отсутствие встроенных коммуникаций.
• Отсутствие встроенной периферии.
• Ограниченное количество языков программирования.
• Ограниченное количество IDE.

Следующие шаги

Надеемся, что этот учебник «Что такое Arduino» дал вам хорошее представление о платформе и ее функциях.