Arduino бағдарламасы туралы түсінік, 11 сынып

Назарбаев Зияткерлік мектептері

Микроконтроллерді меңгерудегі алғашқы қадамдар

(Arduino платасының негізінде

9-11-сыныптарға арналған)

Мазмұны

Микроконтроллерді меңгеру бойынша алғашқы қадамдар

- Робот техникасы бойынша конструктор-жинақ –микроконтроллер, бағдарламалау және сызбатехникасымен жұмысты бастаудағы ең үздік әдіс!

- Конструктор-жинақ әдістемелік құралдың қадамдық нұсқаулығын қолданып, тәжірибелік тапсырмаларды орындай отырып, қызықты техникалық жоба құруға арналған компоненттерден тұрады.

- Конструктор-жинақ тәжірибелік тұрғыдан алғанда сіздерге микроконтроллерді қолданудың негізгі әдістерін ұсынады. Сіз тәжірибелік тапсырма орындау арқылы микроконтроллерді бағдарламалауды үйренесіз

Жаңалық ашу ісінде жолдарыңыз болсын!

Мазмұны

Микроконтроллер деген не?

Бағдарламалық жасақтаманы жүктеу

Электр сызбалармен жұмысқа кірісу

ArduinoRoboticsKit жинағының негізгі бөлшектері

Breadboard - Макет платасы

Бөлшектер қалай қосылады?

ARDUINO платасының негізгі компоненттері

Сізің алғашқы сызбаңыз, LED

1-тәжірибелік сабақ –Потенциометр

2-тәжірибелік сабақ –Үш түсті жарықдиод

3-тәжірибелік сабақ – Көп жарықдиод

4-тәжірибелік сабақ – Батырмалар

5-тәжірибелік сабақ – Фоторезистор

6-тәжірибелік сабақ – Температура датчигі

7-тәжірибелік сабақ – Сервоқозғалтқыш

8-тәжірибелік сабақ – RFID

9-тәжірибелік сабақ – ЖКИ

10-тәжірибелік сабақ – Пьезо-элемент

11-тәжірибелік сабақ – Мотор

12-тәжірибелік сабақ – Реле

13-тәжірибелік сабақ – Ығысу регистрі

14-тәжірибелік сабақ – Сегментті индикатор

Ескерту

Микроконтроллер деген не?

Микроконтроллер – бұл бір микросызбадағы компьютер!

Микроконтроллер өзіңіз жазып берген бағдарлама бойынша әрекет етеді.

Микроконтроллер кірістері мен шығыстары

Бағдарламалық жасақтаманы жүктеу

Бағдарламалау үшін Arduino IDE әзірлеу ортасын жүктеңіз

Микроконтроллермен жұмыс істеуді бастау үшін arduino.cc сайтына кіріп, Software бөлімінен Arduino IDE бағдарламасын жүктеп алу қажет.

Компьютердегі операциялық жүйенің түрін нақтылау қажет. Кез келген браузердің көмегімен мекен-жай жолағына төмендегі мекен-жайды енгізу керек:

*Міндетті түрде Сіздің операциялық жүйеңізге сәйкес келетін бағдарламаны таңдап алыңыз!

Сіздің ARDUINO платаңызды компьютерге жалғаңыз

Содан кейін жинақ құрамына кіретін USB кәбілінің көмегімен платаны компьютерге қосып, платаны компьютердің USB ойықтарының бірімен жалғау қажет

Драйверлерді орнату

Компьютерде қандай операциялық жүйе орнатылғанына байланысты тиісті драйверді орнату үшін драйверді орнату тәсілін таңдау қажет. Arduino платасы үшін келесі сілтемелерді қолдануға болады.

*Сіз драйверді таңдау мен орнатуға өте мұқият қарағаныңыз жөн!

Windows-ке орнату

Windows операциялық жүйесі орнатылған компьютерге қалай орнату керектігі туралы нұсқаулықты көру үшін төмендегі сілтемені басыңыз.

http://arduino.cc/en/Guide/Windows

Mac OS X-ке орнату

Mac OS үшін қосымша драйвер орнату қажет емес, алайда Сіз «жедел бастау» парақшасын көре аласыз.

http://arduino.cc/en/Guide/MacOSX

Linux: 32bit/64bit-ке орнату

Linux операциялық жүйесі орнатылған компьютерге орнату жолдары туралы нұсқаулықты көру үшін төмендегі сілтемені басыңыз.

http://www.arduino.cc/playground/Learning/Linux

Arduino IDE бағдарламасының интерфейсі:

Сіздің компьютеріңізде іске қосылған Arduino IDE бағдарламалау ортасы осындай. Біз оның интерфейсімен танысуды бастаймыз. Қазір біз код туралы сөз қозғамаймыз, тек бағдарлама мәзіріндегі функционалдық пернелердің атқаратын қызметтері туралы ғана айтатын боламыз.

GUI (Graphical User Interface – Пайдаланушының графикалық интерфейсі)

Verify (Тексеру): жоба жинақтап (жинап)/(Compiles), бағдарлама кодында қателердің болмауын тексереді

Upload (Жүктеу): бағдарламаны платадағы микроконтроллерге жүктеу. Платаның қосылғанына көз жеткізіңіз.

New (Жаңа): жаңа бағдарлама, скетч жасау

Open (Ашу): жобалар, скетчтер тізімі бар мәзірді ашу

Save (Сақтау): белсенді, ағымдағы жобаны сақтау

Serial Monitor (Сериал Монитор): Ардуиноның скетчі қай СОМ порт арқылы жұмыс істейтінін көрсетеді

Sketch Name (скетч аты): ағымдағы жоба (скетч) атауын бейнелейді

Code Area(Код аумағы): Бағдарлама (скетч) кодының аумағы

Message Area (Хабарлама аумағы): Хабарлама аумағы. Қателер туралы хабарлама да осында шығарылады

//Төменде ArduinoIDE мәзіріндегі үш ең маңызды пәрмендер ұсынылған

OPEN (Ашу) VERIFY (Тексеру) UPLOAD (жүктеу)

Электр сызбалармен жұмысқа кірісу

Электр тізбегі дегеніміз не?

Электр тізбегі — бұл электр тоғы бастапқы нүктесінен соңғы нүктесіне дейін, мысалы плюстен минусқа қарай жүретін үздіксіз жол. Электр тізбектері резистор, диод, транзистор, мотор және көптеген басқа бөлшектерден тұруы мүмкін. Сызбасында көптеген осындай элементтер болуы мүмкін.

Әдетте сызбалар үш санатқа бөлінеді: аналогтік сызбалар, сандық сызбалар, және аралас белгілері бар сызбалар. Осы нұсқаулықта сіз сызбалардың барлық үш жинағын зерттейтін боласыз.

Электр тізбектерін пайдалану

Қайда қарасаңыз да, барлық жерден электр сызбаларын таба аласыз. Қалтадағы телефон, компьютер, ноутбук, Сіздің ойын құрылғыңыз, осы заттардың барлығы электр тізбектері мен электронды сызбалардан тұрады.

Осы нұсқаулықта кейбір қарапайым сызбалармен тәжірибе жасайтын боласыз және кейбір электронды компоненттер қалай жұмыс істейтінін түсінесіз.

Қарапайым және күрделі сызбалар

Осы нұсқаулықта, бірінші кезекте, қарапайым сызбаларды зерттейтін боласыз – алайда бұл қарапайым құралдардың көмегімен қандай да бір күрделі зат жасай алмайсыз деген сөз емес!

Барлығы, тіптен ең күрделі сызбалардың өзі, қарапайым элементтерден тұрады. Сіз осы нұсқаулықты зерттеуді аяқтаған кезде, Сіздің сызбалар жайлы біліміңіз сізге жеке өзіңіздің құрылымы жағынан керемет жобаларыңызды жасауға мүмкіндік береді.

Arduino Robotics Kit жинағының негізгі бөлшектері

Негізгі бөлшектер – жалғасы

Breadboard – Макет платасы

Прототип жасайтын тақта (Breadboard немесе макет платасы деп аталады) — электроникамен эксперимент жасауға арналған таптырмас құрал. Ол электр сызбаларын жылдам, ыңғайлы және дәнекерлегішсіз жинауға мүмкіндік береді.

Тігінен жалғау (+ Қорек және Жер (GND))

Көлденеңінен жалғау (a-e & f-j)

*Бұл сызық макет платасын қақ бөледі, олардың арасында байланыс жоқ!

Бөлшектер қалай қосылады?

+Қорек:

Әрбір элемент тік бағанның кез келген жерінде «плюс»-пен жалғанған

-Жер:

Әрбір элемент тік бағанның кез келген жерінде «жермен» жалғанған

Көлденең қатарлар:

1-ден бастап 30-ға дейінгі әрбір жол өзара байланысты 5 ұяшықтан тұрады.

Бес ұяшықтан тұратын бір қатарға жалғанған электронды бөлшектер бір электр тізбегіне қосылатын болады.

*Макет платасының ішкі көрінісі

ARDUINO платасының негізгі компоненттері

Қоректендіру ойығы (батареядан) –9 -12 Вольттық қорек блоктарымен пайдалануға болады.

USB Порт – сызбаларды қоректендіру үшін, сонымен қатар компьютермен байланыс үшін пайдалануға болады.

Reset (ысыру) – платаны қолмен қайта іске қосу, сіздің бағдарламаңызды қайта іске қосуға алып келеді.

Қорек индикаторы – платаға қорек берілгені туралы белгі береді.

Индикатор (13 порт: ақауларды іздеу) – скетч жұмысы кезінде барлығы дұрыс істеп тұрғанын, тұрмағанын көрсетеді.

Индикатор (TX: Берілім) – егер бұл бағдарламада жазылған болса, деректердің беріліп жатқанын анықтау үшін пайдаланылады.

Индикатор (RX: Қабылдау) – егер бұл бағдарламада жазылған болса, деректердің қабылданып жатқанын анықтау үшін пайдаланылады.

ICSP жалғағышы (Бағдарламалау порты) – платаның өзінің енгізгішін пайдаланбай бағдарламалауға мүмкіндік береді.

Порттар (Aref, Ground, Digital, Rx, Tx) – тірек кернеуі, жерсіндіру (немесе жер), сандық порттар (белгі бірліктер және нөлдер түрінде беріледі), деректерді беру және қабылдау порттары.

Порттар (Analog In, Power In, Ground, Power Out, Reset) – аналог порттар (уақыт бойында белгі үздіксіз өзгеріп тұрады), кіріс, шығыс, қорек және жерсіндіру (немесе жер).

Сіздің алғашқы сызбаңыз, LED

Әрдайым бірізділікпен әрекет етуге тырысыңыз:

1 ҚҰРАҢЫЗ

2 ЖАЗЫҢЫЗ

3 ЖҮКТЕҢІЗ

*сымның ұзындығы жеткілікті болуы үшін, платаларды бір бірінен жақын қойыңыз

Жанып-сөніп тұратын жарықдиод

Бұл модельді құру үшін қажетті заттар: Arduino платасы, Breadboard (макет платасы), 1 жарықдиод, 220 Омдық 1 Резистор, 2 сым.

Электр сызбасыЖарықдиодты ARDUINO-ға қосу сызбасы

ARDUINO платасы мен компьютерді жинақтағы USB кәбілімен қосыңыз.

Power порттар деген жерден GND дегенді алып, оны жарықдиодтың катодына қосасыз, резисторды анодқа қосасыз, ары қарай 5V кернеу беру үшін резистордан шығатын сымды кез келген сандық портқа қосамыз (бұл жағдайда 8-портты пайдаланатын боласыз).

Сіздің бірінші сызбаңыз, LED

Бұл модельдің жұмыс істеуі үшін төмендегі бағдарлама жарамды (бағдарламаны Сіз жай ғана Arduino IDE көшіріп ала аласыз немесе ARDUINO LABS/LED/LED.ino папкасынан ашып, жүктей аласыз):

int led = 8; //екінші сымды қосқан порт нөмірі бар тұтас түрдегі айнымалыны жариялау

void setup() //бағдарламаның басында іске қосылатын міндетті setup рәсімі; рәсімдерді жариялау void сөзімен басталады

pinMode(led, OUTPUT); //пайдаланылатын портты жариялау, led – порт нөмірі, екінші аргумент – портты пайдалану түрі – кіруге (INPUT) немесе шығуға (OUTPUT)

void loop() // setup рәсімінен кейін циклді түрде іске қосылатын loop міндетті рәсімі

digitalWrite(led, HIGH); //бұл пәрмен сандық портта кернеуді қосу мен сөндіру үшін пайдаланылады; led – порт нөмірі, екінші аргумент – қосу (HIGH) немесе сөндіру (LOW)

delay(1000); //бұл пәрмен әрекеттер арасындағы күту уақытын көрсету үшін пайдаланылады, аргумент – миллисекундпен берілген күту уақыты

ЖҮКТЕЙМІЗ (UPLOAD)!

5V – (бес вольт) бұл Ардуино платасының жұмыс кернеуі!

Бұл кернеу компьютерден USB порты арқылы келіп тұрады және сызбалардағы барлық бөлшектерді, сонымен қатар микроконтроллер платасының өзін қоректендіреді. Бұл кернеуді адам сезбейді және ол адамға ешбір зиян келтірмейді.

Ескертпе: Күрделі сызбалар үшін басынан бастап кернеуді макет платасына беруге болады

LED, Scratch solution

№ 1-тәжірибелік сабақ – Потенциометр

Потенциометрді айнымалы резистор деп атауға болады. Потенциометр түйіспелерінің бірі (сызбада төменгісі) жерге жалғанып тұрса (минус қорек), ал басқасы (жоғарғы) +5 Вольтке жалғанса, ортаңғы түйіспенің кернеуі потенциометр тұтқасының орналасуына байланысты 0-ден 5 Вольтке дейін болады.

Потенциометр әдетте әртүрлі параметрлерді, мысалы, дыбыс немесе жарықты реттеу үшін пайдаланылады.

Осы тәжірибеден Сіз жарықдиодты басқару үшін потенциометрді қалай пайдалану керектігін үйренесіз.

Жарықтығын басқаруға болатын шам

Бұл модельді құру үшін қажетті заттар: Arduino платасы, Breadboard, 6 сым, жарықдиод, потенциометр (ауыспалы резистор), 220 Омдық резистор.

Модельді сызбада көрсетілгендей жинаңыз

Arduino моделіне потенциометр мен жарықдиодты қосу сызбасы

№ 1-тәжірибелік сабақ – Потенциометр

Бұл модельдің жұмыс істеуі үшін төмендегі бағдарламаны қолданыңыз (бағдарламаны Сіз жай ғана Arduino IDE-ге көшіріп ала аласыз немесе ARDUINO LABS/Lab1/Lab1.ino папкасынан жүктеп алуға болады):

//Кодтың алғашқы бөлігі:

// жарықдиоды

// потенциометрі бар Пиндерге ат береміз

#define led 9

#define pot A0

void setup(){

// жарықдиод бар пин — шығыс

pinMode(led, OUTPUT);

// потенциометр бар пин – кіріс

pinMode(pot, INPUT);

//Кодтың екінші бөлігі:

void loop(){

// x айнымалыны жариялаймыз

int x;

// потенциометрдегі кернеуді есептейміз:

// 0 бастап 1023 дейінгі сан шығады

// оны 4-ке бөлеміз, төмендегі диапазонда сандар шығады

// 0-255 (түбір бөлігі алынып тасталады)

x = analogRead(pot) / 4;

// нәтижені жарықдиодқа жібереміз

analogWrite(led, x);

ЖҮКТЕЙМІЗ (UPLOAD)!

Болжамды қиындықтар:

Өмірде қолдану:

Орнықсыз, тұрақсыз жұмыс істеуі

Потенциометр аяғының байланысы нық болмауынан. Жақсы байланысып тұрғанын тексеру үшін үстінен ақырын басып тексеріңіз.

Жұмыс істемейді

Сіз потенциометрдің ортаңғы аяғын аналогтік порттың орнына, 2-сандық портпен жалғап қоймағаныңызға көз жеткізіңіз. Сонымен қатар Плюс жермен қоректенуді тексеріңіз.

Басынан бастау

Сіз барлығын бұзып, жаңадан жинап көре аласыз. Кейде бұл да көмектеседі.

MP3 ойнатқышы: дыбысты реттегіш – потенциометрдің нағыз өзі.

Lab 1. Scratch solution

№ 2-тәжірибелік сабақ – Үш түсті жарықдиод

RGB – жарықдиод.

Жанып-сөніп тұрған жарықдиодтан артық не бар, шіркін!