Arduino เริ่มต้นใช้งานฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ & บทช่วยสอน Arduino: 11 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

ปัจจุบัน Makers, Developers ต่างเลือกใช้ Arduino ในการพัฒนาโครงการต้นแบบอย่างรวดเร็ว

Arduino เป็นแพลตฟอร์มอิเล็กทรอนิกส์แบบโอเพ่นซอร์สที่ใช้ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่ใช้งานง่าย Arduino มีชุมชนผู้ใช้ที่ดีมาก การออกแบบบอร์ด Arduino ใช้คอนโทรลเลอร์ที่หลากหลาย ซึ่งรวมถึง (ตระกูล AVR, ตระกูล nRF5x และคอนโทรลเลอร์ STM32 ที่น้อยกว่าและ ESP8266/ESP32) บอร์ดมีพินอินพุต/เอาท์พุตอนาล็อกและดิจิตอลหลายพิน บอร์ดประกอบด้วย USB to Serial Converter ซึ่งช่วยในการตั้งโปรแกรมคอนโทรลเลอร์

ในบทความนี้เราจะมาดูวิธีการใช้บอร์ด Arduino IDE และ Arduino Arduino ใช้งานง่ายและเป็นตัวเลือกที่ดีมากสำหรับโครงการสร้างต้นแบบ คุณจะได้รับไลบรารี่มากมายและจำนวนการสร้างฮาร์ดแวร์สำหรับบอร์ด Arduino ซึ่งพอดีกับพินเพื่อพินเข้ากับบอร์ดโมดูลและบอร์ด Arduino

หากคุณใช้บอร์ด Arduino คุณไม่จำเป็นต้องมีโปรแกรมเมอร์หรือเครื่องมือใดๆ ในการเขียนโปรแกรมไปยังบอร์ด Arduino เนื่องจากบอร์ดเหล่านั้นมีการแฟลชด้วย Serial bootloader และพร้อมที่จะแฟลชผ่าน usb ไปยังอินเทอร์เฟซแบบอนุกรม

ขั้นตอนที่ 1: คะแนนที่ต้องครอบคลุม

ประเด็นต่อไปนี้จะกล่าวถึงในบทช่วยสอนนี้ ที่แนบมาในขั้นตอนที่ #4

1. แผนผังอธิบาย 2. อธิบาย Bootloader 3. วิธีใช้ Web Editor 4. วิธีใช้ Arduino IDE 5. ตัวอย่างบน LED กะพริบ 6. ตัวอย่างบนอินเทอร์เฟซแบบอนุกรม 7. ตัวอย่างบนอินเทอร์เฟซสวิตช์โดยใช้วิธีการโพล 8. ตัวอย่างบนอินเทอร์เฟซสวิตช์โดยใช้ วิธีขัดจังหวะ 9. ตัวอย่าง ADC

ขั้นตอนที่ 2: Bootloader คืออะไร?

ใน Simple Language Bootloader เป็นโค้ดที่ยอมรับโค้ดและเขียนลงในแฟลชของเราเอง

Bootloader เป็นโค้ดที่รันก่อนเมื่อใดก็ตามที่คอนโทรลเลอร์ของคุณเปิดเครื่องหรือรีเซ็ตจากนั้นจึงเริ่มแอปพลิเคชัน

เมื่อ bootloader ทำงาน มันจะตรวจสอบคำสั่งหรือข้อมูลบนอินเทอร์เฟซเช่น UART, SPI, CAN หรือ USB Bootloader สามารถใช้ได้กับ UART, SPI, CAN หรือ USB

กรณี bootloader เราไม่จำเป็นต้องใช้โปรแกรมเมอร์ทุกครั้ง แต่ถ้าไม่มี bootloader บนคอนโทรลเลอร์ ในกรณีนั้น เราต้องใช้โปรแกรมเมอร์/Flasher

และเราต้องใช้โปรแกรมเมอร์/Flasherto flash bootloader เมื่อ bootloader ถูกแฟลชก็ไม่จำเป็นต้องใช้โปรแกรมเมอร์ / Flasher

Ardiuno มาพร้อมกับ bootloader ที่กระพริบบนเครื่อง

ขั้นตอนที่ 3: การเชื่อมต่อ LED, คีย์และ ADC

ประเภทของอินเทอร์เฟซต่อไปนี้จะกล่าวถึงในบทช่วยสอนนี้

1. อินเทอร์เฟซ LED

2. ส่วนต่อประสานที่สำคัญ

3. ส่วนต่อประสานหม้อ

1. อินเทอร์เฟซ LED:

Led เชื่อมต่อกับพิน PC13 ของ Arduino Arduino ส่วนใหญ่มี USER led หนึ่งตัวบนบอร์ด ดังนั้น Developer เลยต้องใช้ตัวอย่างแบบกะพริบจากไลบรารีตัวอย่าง

2. สลับอินเทอร์เฟซ:

สามารถอ่านสวิตช์ได้สองวิธี วิธีหนึ่งคือวิธีการโพล และอีกวิธีหนึ่งเป็นแบบอิงตามการขัดจังหวะ ในวิธีการโพล สวิตช์จะถูกอ่านอย่างต่อเนื่องและสามารถดำเนินการได้

และในวิธี Interrupt จะสามารถดำเนินการได้เมื่อกดปุ่ม Key

3. ส่วนต่อประสานหม้อ:

Analog POT เชื่อมต่อกับ Analog Pin ของ Arduino

ขั้นตอนที่ 4: ส่วนประกอบที่จำเป็น

Arduino UNOArduino Uno ในอินเดีย -

Arduino Uno ในสหราชอาณาจักร -

Arduino Uno ในสหรัฐอเมริกา -

Arduino นาโน

Arduino Nano ในอินเดีย -

Arduino Nano ในสหราชอาณาจักร -

Arduino Nano ในสหรัฐอเมริกา -

HC-SR04HC-SR04 ในสหราชอาณาจักร -

HC-SR04 ในสหรัฐอเมริกา -

MLX90614

MLX90614 ในอินเดีย-

MLX90614 ในสหราชอาณาจักร -

MLX90614 ในสหรัฐอเมริกา -

BreadBoardBreadBoard ในอินเดีย-

BreadBoard ในสหรัฐอเมริกา-

BreadBoard ในสหราชอาณาจักร-

16X2 LCD16X2 LCD ในอินเดีย-

LCD 16X2 ในสหราชอาณาจักร -

LCD 16X2 ในสหรัฐอเมริกา -

ขั้นตอนที่ 5: การสอน

ขั้นตอนที่ 6: อินเทอร์เฟซ LCD

จอ LCD ขนาด 16x2 มีขนาด 16 ตัวอักษรและจอ LCD 2 แถวซึ่งมีขั้วต่อ 16 พิน LCD นี้ต้องใช้ข้อมูลหรือข้อความในรูปแบบ ASCII เพื่อแสดง

แถวแรกเริ่มต้นด้วย 0x80 และแถวที่ 2 เริ่มต้นด้วยที่อยู่ 0xC0

LCD สามารถทำงานในโหมด 4 บิตหรือ 8 บิต ในโหมด 4 บิต ข้อมูล/คำสั่งจะถูกส่งในรูปแบบ Nibble First Higher nibble แล้วลด Nibble ลง

ตัวอย่างเช่น ในการส่ง 0x45 แรก 4 จะถูกส่ง จากนั้น 5 จะถูกส่ง

โปรดดูแผนผัง

มี 3 พินควบคุม คือ RS, RW, E.วิธีใช้ RS: เมื่อส่ง Command แล้ว RS = 0 เมื่อส่งข้อมูลแล้ว RS = 1 วิธีใช้ RW:

RW pin คืออ่าน/เขียน โดยที่ RW=0 หมายถึง เขียนข้อมูลบน LCD RW=1 หมายถึง อ่านข้อมูลจาก LCD

เมื่อเราเขียนคำสั่ง LCD/Data เรากำลังตั้งค่าพินเป็น LOW เมื่อเราอ่านจาก LCD เรากำลังตั้งค่าพินเป็นสูง ในกรณีของเรา เราได้เดินสายไปที่ระดับ LOW เพราะเราจะเขียนถึง LCD เสมอ วิธีใช้ E (เปิดใช้งาน): เมื่อเราส่งข้อมูลไปยัง LCD เราจะให้พัลส์กับ LCD ด้วยความช่วยเหลือของ E pin ลำดับการไหล:

นี่คือโฟลว์ระดับสูงที่เราต้องติดตามขณะส่ง COMMAND/DATA ไปยัง LCD สูงกว่า Nibble Enable Pulse, ค่า RS ที่เหมาะสม, อิงตาม COMMAND/DATA

Nibble ที่ต่ำกว่าเปิดใช้งาน Pulse, ค่า RS ที่เหมาะสม, อิงตาม COMMAND/DATA

ขั้นตอนที่ 7: กวดวิชา

ขั้นตอนที่ 8: อินเทอร์เฟซเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก

ในโมดูลอัลตราโซนิก HCSR04 เราต้องให้พัลส์ทริกเกอร์บนพินทริกเกอร์ เพื่อให้สร้างความถี่อัลตราซาวนด์ 40 kHz หลังจากสร้างอัลตราซาวนด์เช่น 8 พัลส์ที่ 40 kHz จะทำให้หมุดสะท้อนสูง หมุดสะท้อนจะยังคงสูงจนกว่าจะไม่ได้รับเสียงสะท้อนกลับ

ดังนั้นความกว้างของหมุดสะท้อนจะเป็นเวลาที่เสียงเดินทางไปยังวัตถุและย้อนกลับ เมื่อได้เวลาแล้ว เราก็คำนวณระยะทางได้ ดังที่เราทราบความเร็วของเสียง HC-SR04 วัดได้ตั้งแต่ 2 ซม. - 400 ซม.

โมดูลอัลตราโซนิกจะสร้างคลื่นอัลตราโซนิกซึ่งอยู่เหนือช่วงความถี่ที่มนุษย์ตรวจพบได้ ซึ่งมักจะสูงกว่า 20, 000 เฮิรตซ์ ในกรณีของเรา เราจะส่งสัญญาณความถี่ 40Khz

ขั้นตอนที่ 9: ส่วนต่อประสานเซ็นเซอร์อุณหภูมิ MLX90614

MLX90614 เป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิ IR แบบ i2c ที่ทำงานในการตรวจจับการแผ่รังสีความร้อน

ภายใน MLX90614 เป็นการจับคู่อุปกรณ์สองชิ้น: เครื่องตรวจจับเทอร์โมไพล์อินฟราเรดและตัวประมวลผลแอปพลิเคชันการปรับสัญญาณ ตามกฎของสเตฟาน-โบลต์ซแมน วัตถุใดๆ ที่ไม่ต่ำกว่าศูนย์สัมบูรณ์ (0°K) จะปล่อยแสง (มองไม่เห็นด้วยตามนุษย์) ในสเปกตรัมอินฟราเรดที่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิของมัน เทอร์โมไพล์อินฟราเรดแบบพิเศษภายใน MLX90614 จะตรวจจับปริมาณพลังงานอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากวัสดุในขอบเขตการมองเห็น และสร้างสัญญาณไฟฟ้าตามสัดส่วน แรงดันไฟฟ้าที่ผลิตโดยเทอร์โมไพล์นั้นถูกรับโดย ADC 17 บิตของโปรเซสเซอร์แอปพลิเคชัน จากนั้นปรับสภาพก่อนที่จะส่งต่อไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์

ขั้นตอนที่ 10: กวดวิชา

ขั้นตอนที่ 11: กระดานเพิ่มเติม