اردوينو - الأساسيات والتصميم

تعريف اردوينو

Arduino هو في الواقع مجموعة قائمة على وحدة التحكم الدقيقة والتي يمكن استخدامها إما مباشرة عن طريق الشراء من البائع أو يمكن صنعها في المنزل باستخدام المكونات ، نظرًا لميزة الأجهزة مفتوحة المصدر. يتم استخدامه بشكل أساسي في الاتصالات وفي التحكم أو تشغيل العديد من الأجهزة. أسسها ماسيمو بانزي وديفيد كوارتيليس في عام 2005.

هندسة اردوينو:

يستخدم معالج Arduino أساسًا بنية Harvard حيث يكون لكل من كود البرنامج وبيانات البرنامج ذاكرة منفصلة. تتكون من ذاكرتين - ذاكرة البرنامج وذاكرة البيانات ، يتم تخزين الكود في ذاكرة برنامج الفلاش بينما يتم تخزين البيانات في ذاكرة البيانات. يحتوي Atmega328 على 32 كيلوبايت من ذاكرة الفلاش لتخزين الكود (يستخدم 0.5 كيلوبايت منها لمحمل الإقلاع) و 2 كيلوبايت من SRAM و 1 كيلوبايت من EEPROM ويعمل بسرعة ساعة تبلغ 16 ميجاهرتز.

اردوينو العمارة

مخطط اردوينو دبوس

مثال نموذجي على لوحة Arduino هو Arduino Uno. يتكون من ATmega328- متحكم 28 دبوسًا.

مخطط اردوينو دبوس

يتكون Arduino Uno من 14 منفذ إدخال / إخراج رقمي (يمكن استخدام 6 منها كمخرجات PWM) ، و 6 مداخل تناظرية ، ومذبذب كريستالي 16 ميجا هرتز ، ووصلة USB ، ومقبس طاقة ، ورأس ICSP ، وزر إعادة تعيين

مقبس الكهرباء : يمكن أن يكون Arduino مصدر طاقة إما من جهاز الكمبيوتر من خلال USB أو من خلال مصدر خارجي مثل المحول أو البطارية. يمكن أن تعمل على مصدر خارجي من 7 إلى 12 فولت. يمكن تطبيق الطاقة خارجيًا من خلال دبوس Vin أو بإعطاء مرجع الجهد من خلال دبوس IORef.

ادخالات رقمية : يتكون من 14 منفذ إدخال / إخراج رقمي ، كل منها يوفر أو يستهلك تيار 40 مللي أمبير. يحتوي بعضها على وظائف خاصة مثل المسامير 0 و 1 ، والتي تعمل كـ Rx و Tx على التوالي ، للاتصالات التسلسلية ، والدبابيس 2 و 3 - وهي مقاطعات خارجية ، ودبابيس 3،5،6،9،11 والتي توفر خرج pwm ودبوس 13 حيث يتم توصيل LED.

المدخلات التناظرية : يحتوي على 6 دبابيس إدخال / إخراج تناظرية ، كل منها يوفر دقة 10 بت.

عارف : يوفر إشارة إلى المدخلات التناظرية

إعادة ضبط : يقوم بإعادة ضبط وحدة التحكم الدقيقة عند انخفاضها.

كيفية برمجة اردوينو؟

أهم ميزة في Arduino هي أنه يمكن تحميل البرامج مباشرة على الجهاز دون الحاجة إلى أي مبرمج أجهزة لنسخ البرنامج. يتم ذلك بسبب وجود 0.5 كيلو بايت من Bootloader الذي يسمح للبرنامج بالحرق في الدائرة. كل ما علينا فعله هو تنزيل برنامج Arduino وكتابة الكود.

تتكون نافذة أداة Arduino من شريط الأدوات مع الأزرار مثل التحقق والتحميل والجديد والفتح والحفظ والشاشة التسلسلية. يتكون أيضًا من محرر نصي لكتابة الكود ، ومنطقة رسائل تعرض التعليقات مثل إظهار الأخطاء ، ووحدة التحكم النصية التي تعرض الإخراج وسلسلة من القوائم مثل قائمة File ، و Edit ، و Tools.

5 خطوات لبرمجة Arduino

• تُعرف البرامج المكتوبة في Arduino باسم الرسومات التخطيطية. يتكون الرسم الأساسي من 3 أجزاء

1. إعلان المتغيرات
2. التهيئة: هو مكتوب في وظيفة الإعداد ().
3. كود التحكم: هو مكتوب في وظيفة الحلقة ().

• يتم حفظ الرسم بامتداد .ino. يمكن إجراء أي عمليات مثل التحقق أو فتح رسم أو حفظ رسم باستخدام الأزرار الموجودة على شريط الأدوات أو باستخدام قائمة الأدوات.
• يجب تخزين الرسم في دليل كراسة الرسم.
• اختر اللوحة المناسبة من قائمة الأدوات وأرقام المنافذ التسلسلية.
• انقر فوق الزر 'تحميل' أو اختر 'تحميل' من قائمة الأدوات. وبالتالي يتم تحميل الكود بواسطة أداة تحميل التشغيل على وحدة التحكم الدقيقة.

قليل من وظائف Adruino الأساسية هي:

• ديجيتال ريد (دبوس): لقراءة القيمة الرقمية عند الدبوس المحدد.
• الكتابة الرقمية (دبوس ، قيمة): يكتب القيمة الرقمية إلى الدبوس المحدد
• pinMode (دبوس ، الوضع): يضبط الدبوس على وضع الإدخال أو الإخراج.
• النظير (دبوس): لقراءة القيمة وإرجاعها.
• analogWrite (دبوس ، قيمة): يكتب القيمة إلى هذا الدبوس.
• مسلسل (معدل البث بالباود): يضبط بداية الاتصال التسلسلي عن طريق ضبط معدل البت.

كيف تصمم أردوينو بنفسك؟

يمكننا أيضًا تصميم Arduino الخاص بنا باتباع المخطط الذي قدمه بائع Arduino والمتوفر أيضًا على مواقع الويب. كل ما نحتاجه هو المكونات التالية - لوح توصيل ، مصباح LED ، مقبس طاقة ، مقبس IC ، متحكم ، مقاومات قليلة ، 2 منظم ، 2 مكثف.

• يتم تثبيت مقبس IC ومقبس الطاقة على اللوحة.
• أضف دارات المنظم 5 فولت و 3.3 فولت باستخدام توليفات من المنظمين والمكثفات.
• أضف توصيلات طاقة مناسبة إلى دبابيس الميكروكونترولر.
• قم بتوصيل دبوس إعادة الضبط الخاص بمقبس IC بمقاوم 10K.
• قم بتوصيل المذبذبات البلورية بالدبابيس 9 و 10
• قم بتوصيل الصمام بالدبوس المناسب.
• قم بتركيب الرؤوس الأنثوية على اللوحة وقم بتوصيلها بالمسامير الخاصة بها على الشريحة.
• قم بتركيب الصف المكون من 6 رؤوس ذكور ، والتي يمكن استخدامها كبديل لتحميل البرامج.
• قم بتحميل البرنامج على Microcontroller الخاص بـ Adruino الجاهز ثم قم بفكه ووضعه مرة أخرى على مجموعة المستخدم.

7 أسباب تفضيل Arduino هذه الأيام

1. إنه غير مكلف
2. يأتي مزودًا بميزة أجهزة مفتوحة المصدر تمكن المستخدمين من تطوير مجموعة أدواتهم الخاصة باستخدام واحدة متوفرة بالفعل كمصدر مرجعي.
3. برنامج Arduino متوافق مع جميع أنواع أنظمة التشغيل مثل Windows و Linux و Macintosh وما إلى ذلك.
4. يأتي أيضًا مع ميزة البرامج مفتوحة المصدر التي تمكن مطوري البرامج ذوي الخبرة من استخدام كود Arduino للاندماج مع مكتبات لغات البرمجة الحالية ويمكن توسيعها وتعديلها.
5. إنه سهل الاستخدام للمبتدئين.
6. يمكننا تطوير مشروع قائم على Arduino يمكن أن يكون مستقلاً تمامًا أو مشاريع تتضمن اتصالًا مباشرًا بالبرنامج الذي تم تحميله في الكمبيوتر.
7. يأتي مع توفير سهل للاتصال بوحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر باستخدام الاتصال التسلسلي عبر USB لأنه يحتوي على دوائر طاقة مدمجة وإعادة تعيين.

إذن فهذه فكرة أساسية عن Arduino. يمكنك استخدامه لأنواع كثيرة من التطبيقات. على سبيل المثال في التطبيقات التي تتضمن التحكم في بعض المحركات مثل المحركات والمولدات ، بناءً على المدخلات من أجهزة الاستشعار.

حقوق الصور:

• مخطط اردوينو دبوس من فليكر