Ардуино для начинающих

Начало работы с Ардуино

Говоря бытовым языком, Ардуино – это электронная плата, в которую можно воткнуть множество разных устройств и заставить их работать вместе с помощью программы, написанной на языке Ардуино в специальной среде программирования.

Чаще всего плата выглядит вот так:

На рисунке показана одна из плат Ардуино – Arduino Uno. Мы изучим ее подробнее на следующих уроках.

В плату можно втыкать провода и подключать множество разных элементов. Чаще всего, для соединения используется макетная плата для монтажа без пайки. Можно добавлять светодиоды, датчики, кнопки, двигатели, модули связи, реле и создавать сотни вариантов интересных проектов умных устройств. Плата Ардуино – это умная розетка, которая будет включать и выключать все присоединенное в зависимости от того, как ее запрограммировали.

Вся работа над проектом разбивается на следующие этапы:

  1. Придумываем идею и проектируем.
  2. Собираем электрическую схему. Тут нам пригодится макетная плата, упрощающая монтаж элементов. Безусловно, понадобятся навыки работы с электронными приборами и умение пользоваться мультиметром.
  3. Подключаем плату Arduino к компьютеру через USB.
  4. Пишем программу и записываем ее в плату буквально нажатием одной кнопки на экране в специальной среде программирования Arduino.
  5. Отсоединяем от компьютера.  Теперь устройство будет работать автономно – при включении питания оно будет управляться той программой, которую мы в него записали.

Программа и среда программирования выглядят вот так:

На экране показана программа (на сленге ардуинщиков текст программы называется “скетч”), которая будет мигать лампочкой, подсоединенной к 13 входу на плате Ардуино UNO. Как видим, программа вполне проста и состоит из понятных для знающих английский язык инструкций. В языке программирования Arduino используется свой диалект языка C++, но все возможности C++ поддерживаются.

Есть и другой вариант написания кода – визуальный редактор. Тут не нужно ничего писать – можно просто перемещать блоки и складывать из них нужный алгоритм. Программа загрузится в подключенную плату одним нажатием кнопки мыши!

Визуальную среду рекомендуется использовать школьникам младших классов, более старшим инженерам лучше сразу изучать “настоящий” Ардуино – это довольно просто, к тому же знания C++ никому не повредят.

В целом все выглядит довольно понятно, не так ли? Осталось разобраться в деталях.

Что такое Arduino

Arduino – открытая небольшая электронная плата с простым в использовании процессором и программным обеспечением. Платформа считывает входящую информацию, затем по заранее введенному алгоритму переформировывать команды к различным устройствам, работающим от электричества. Для этого используется язык программирования Arduino и ПО Arduino (IDE) на базе проекта Processing.

Открытый код платы позволяет использовать составляющие различных производителей. Для конструирования системы Умный дом на Ардуино легко подобрать устройства под запросы пользователя

Людям с минимальными знаниями в программировании и электрике стоит обратить внимание на эту систему

Где купить все необходимое

Мы собрали ссылки Aliexpress на стартовые наборы Arduino Starter Kit, в которых есть все самое необходимое для создания своих первых проектов.

Один из лучших и проверенных стартовых наборов для Ардуино на AliExpress!

Недорогой стартовый комплект для обучения Ардуино – от 1500 рублей!

Набор за 350 руб (!) с платой Arduino Uno и всем необходимым!

Новинка! Робот-лягушка на Arduino от Keyestudio с управлением на Android и iOS

Робот-манипулятор на Ардуино с 4 степенями свободы. DIY конструктор с акриловыми деталями, контроллером и серво

Полный набор машинки 4WD на Ардуино с датчиками, экраном и дистанционным управлением

3. Подключение платы Arduino к компьютеру

  1. Соедините Arduino с компьютером по USB-кабелю. На плате загорится светодиод «ON» и начнёт мигать светодиод «L». Это значит, что на плату подано питание и микроконтроллер начал выполнять прошитую на заводе программу «Blink».
  2. Для настройки Arduino IDE под конкретную модель узнайте, какой номер COM-порта присвоил компьютер вашей плате. Зайдите в «Диспетчер устройств» Windows и раскройте вкладку «Порты (COM и LPT)».

Операционная система распознала плату Arduino как COM-порт и назначила номер . Если вы подключите к компьютеру другую плату, операционная система назначит ей другой номер

Если у вас несколько платформ, очень важно не запутаться в номерах COM-портов.

Что-то пошло не так?

После подключения Arduino к компьютеру, в диспетчере устройств не появляются новые устройства? Это может быть следствием следующих причин:

  • Неисправный USB-кабель или порт
  • Блокировка со стороны операционной системы
  • Неисправная плата

Что еще можно сделать?

Мы создали одно из простейших устройств, но возможности по работе с Ардуино и другими микроконтроллерами, на самом деле, безграничны. С помощью разных дополнительных сенсоров можно реализовать много всяких устройств:

  • Анемометр — стационарный прибор для измерения скорости ветра;
  • Акселерометр — сенсор, позволяющий определять ускорение и ориентацию в пространстве;
  • Аналоговый термометр — аналоговый сенсор для измерения температуры;
  • Барометр — сенсор, позволяющий определять атмосферное давление и температуру;
  • Датчик влажности почвы — сенсор, позволяющий узнать о пересыхании земли
  • Датчик водорода — датчик для обнаружения водорода;
  • Датчик тока — аналоговый сенсор для измерения силы тока;
  • Датчик уровня воды — цифровой датчик уровня воды в ёмкости;
  • Датчик температуры и влажности — сенсор, предоставляющий информацию об окружающей температуре и влажности в виде цифрового сигнала;
  • Датчик пульса — аналоговый датчик для измерения частоты сердечных сокращений
  • Гироскоп — сенсор, позволяющий определять собственную угловую скорость.

Это лишь малая часть датчиков и сенсоров, которые вы можете использовать для создания своих устройств. Мы уже много интересного сделали и в планах еще много всего интересного сделать

Желаем вам отличных проектов. Подписывайтесь на нашу группу ВКонтакте.

Распиновка

Пины питания

  • VIN: Входной пин для подключения внешнего источника напряжения в диапазоне от 7 до 12 вольт.
  • 5V: Выходной пин от с выходом 5 вольт и максимальным током 1 А. Регулятор обеспечивает питание микроконтроллера и другой обвязки платы.
  • 3V3: Выходной пин от с выходом 3,3 вольта и максимальным током 150 мА.
  • IOREF: Вывод предоставляет платам расширения информацию о рабочем напряжении микроконтроллера. В нашем случае рабочее напряжение платформы 5 вольт.
  • GND: Выводы земли.

Порты ввода/вывода

  • Пины общего назначения: 20 пинов: –
    Логический уровень единицы — 5 В, нуля — 0 В. К контактам подключены подтягивающие резисторы, которые по умолчанию выключены, но могут быть включены программно.
  • АЦП: 6 пинов: – / –
    Позволяет представить аналоговое напряжение в виде цифровом виде. Разрядность АЦП не меняется и установлена в 10 бит. Диапазон входного напряжения от 0 до 5 В, при подаче большего напряжения микроконтроллер может выйти из строя.
  • ШИМ: 6 пинов: , , и –
    Позволяет выводить аналоговое напряжение в виде ШИМ-сигнала из цифровых значений. Разрядность ШИМ не меняется и установлена в 8 бит.
  • I²C Для общения Arduino c платами расширения и сенсорами по интерфейсу I²C.

    I²C: пины SDA/18/A4 и SCL0/19/A5

  • SPI Для общения Arduino c платами расширения и сенсорами по интерфейсу SPI.

    SPI: пины MOSI/11, MISO/12 и SCK/13

  • Serial/UART Для общения Arduino c платами расширения и сенсорами по интерфейсу UART.

    Serial: пины TX1/1 и RX1/0. Контакты также соединены с соответствующими выводами сопроцессора ATmega16U2 для общения платы по USB. Во время прошивки и отладки программы через ПК, не используйте эти пины в своём проекте.

5. Загрузка первого скетча

Среда настроена, плата подключена. Пора прошивать платформу.

Arduino IDE содержит большой список готовых примеров, в которых можно быстро подсмотреть решение какой-либо задачи.

  1. Откройте распространенный пример — «Blink»:
    Файл
    Примеры
    01.Basics
    Blink.
  2. Откроется окно с демонстрационным примером.
  3. Немного модифицируйте код, чтобы увидеть разницу с заводским миганием светодиода. Замените строчки:
      delay(1000);

    на:

      delay(100);

    Полная версия кода:

    blink.ino
    void setup() {
      // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output
      pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
    }
     
    void loop() {
      // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
      digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
      // wait for a second  
      delay(100);
      // turn the LED off by making the voltage LOW                    
      digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
      // wait for a second
      delay(100);
    }
  4. Нажмите на иконку «Компиляция» для проверки кода на ошибки.
  5. Нажмите на иконку «Загрузка» для заливки на плату.
  6. После прошивки платформы светодиод «L» начнёт загораться и гаснуть каждые 100 миллисекунд — в 10 раз быстрее исходной версии. Это значит, что ваш тестовый код успешно загрузился и заработал. Теперь смело переходите к экспериментам на Arduino.

Курс «Ардуино программирование для начинающих»

Уроки программирования Ардуино для начинающих ► это развитие творческого и конструкторского мышления, вовлечение детей в технические кружки. Программа уроков Arduino разбита на модули по 16 занятий и рассчитана на детей с нулевыми знаниями в электротехнике и программировании. По окончании каждого модуля у ребенка остается робот или «умное» устройство, полностью сделанное своими руками.

Введение «Arduino — Начало»

1. Ардуино: что это такое?
2. Алгоритмы в робототехнике
3. Основные законы электричества
4. Назначение пинов на Ардуино
5. Функции loop и setup Ардуино
6. Локальные и глобальные переменные
7. Задержки Ардуино — delay и millis
8. Монитор порта Arduino IDE
9. Логические операторы if … else Arduino
10. Оператор выбора switch … case Arduino
11. Циклы for и while в Ардуино
12. Генерация случайных чисел random

Модуль 1. «Arduino — Старт»

1.1. Подключение светодиода к Ардуино
1.2. Мигание светодиода на Ардуино
1.3. Подключение RGB светодиода к Ардуино
1.4. Подключение пьезоизлучателя к Ардуино
1.5. Плавное включение светодиода
1.6. Последовательное включение светодиодов
1.7. Подключение тактовой кнопки к Ардуино
1.8. Включение светодиода кнопкой Ардуино
1.9. Аналоговый и цифровой выход на Ардуино
1.10. Аналоговые порты на Ардуино
1.11. Подключение датчика воды к Ардуино
1.12. Подключение фоторезистора к Ардуино
1.13. Подключение потенциометра к Ардуино
1.14. Подключение датчика LM35 к Ардуино
1.15. Подключение транзистора к Ардуино
1.16. Подключение лазерного светодиода
1.17. Подключение моторчика к Ардуино
1.18. Семисегментный индикатор Ардуино
1.19. Сдвиговый регистр 74hc595 Ардуино
1.20. Датчик сердцебиения KY-039 Ардуино

Модуль 2. «Arduino — Шилд»

2.1. Подключение реле к Ардуино
2.2. Подключение датчика препятствия
2.3. Подключение сервопривода к Ардуино
2.4. Плавное вращение сервопривода
2.5. Управление Ардуино с компьютера
2.6. Подключение датчика звука к Ардуино
2.7. Подключение датчика движения к Ардуино
2.8. Подключение датчика вибрации к Ардуино
2.9. Подключение модуля с кнопкой
2.10. Подключение датчика освещенности
2.11. Подключение ИК приемника к Ардуино
2.12. Подключение УЗ дальномера к Ардуино
2.13. Подключение датчика DHT11 к Ардуино
2.14. Подключение LCD дисплея к Ардуино
2.15. Русский шрифт на LCD дисплее
2.16. Подключение джойстика к Ардуино
2.17. Управление сервоприводом джойстиком
2.18. Как подключить шаговый двигатель
2.19. Подключение датчика цвета к Ардуино
2.20. Подключение мотор шилд к Ардуино
2.21. Подключение датчика пламени Ардуино
2.22. Подключение датчика геркона к Ардуино
2.23. Подключение датчика тока к Ардуино
2.24. Подключение тензодатчика к Ардуино
2.25. Подключение энкодера к Ардуино
2.26. Четырехразрядный семисегментный индикатор

Модуль 3. «Arduino — IoT»

3.1. Изменение частоты ШИМ Ардуино
3.2. Arduino EEPROM запись, чтение данных
3.3. Подключение LED ленты к Ардуино
3.4. Подключение DS18B20 к Arduino
3.5. Подключение модуля часов DS1302 к Аrduino
3.6. Подключение датчика газа MQ2
3.7. Адресная светодиодная лента Ардуино
3.8. Подключение DF Player mini к Ардуино
3.9. Радио модуль nRF24L01: описание, распиновка
3.10. Подключение модуля nRF24L01 к Ардуино
3.11. Подключение блютуз модуля к Ардуино
3.12. Прошивка блютуз модуля HC-05/06
3.13. Подключение модуля HR911105A к Ардуино

Реализуемые проекты

Машинка с управлением от смартфонаЛодка на Ардуино с ИК управлениемМетеостанция на Ардуино и Андроид

Что дают уроки для начинающих по Ардуино? Arduino UNO — это электронный конструктор, пользующийся огромной популярностью благодаря простоте программирования и возможностью создавать устройства, выполняющие разнообразные функции. Программирование производится на языке C++ или при помощи языка визуального программирования Scratch for Arduino.

Замок, который открывается на секретный стук

Слож­ность: 3/5.

Вре­мя: 2/5.

Инте­рес­ная вещь для тех, кто хочет поиг­рать в шпи­о­нов или пус­кать в ком­на­ту толь­ко сво­их дру­зей. Замок рас­по­зна­ёт стук по две­ри и срав­ни­ва­ет его с базо­вым зву­ча­ни­ем, кото­рое уста­но­вил вла­де­лец. Если сов­па­да­ет — при­во­ды ото­дви­га­ют замок и дверь откры­ва­ет­ся, если нет — ниче­го не про­ис­хо­дит, мож­но посту­чать заново.

Что­бы уста­но­вить новый стук на откры­тие, нуж­но зажать кноп­ку на руч­ке и посту­чать по две­ри новым спо­со­бом. Пье­зо­сен­сор рас­по­зна­ёт виб­ра­ции и запи­сы­ва­ет их в память платы.

Подроб­но­сти: grathio.com.

Загрузка прошивки

USBasp – ISP программатор для AVR (в том числе Arduino)

Что касается так называемого программатора: изначально способом загрузки прошивки в микроконтроллер является загрузка посредством ISP (in-system programming) программатора, который загружает прошивку напрямую в память микроконтроллера. Это способ хорош и надёжен, но он дороже и не такой универсальный как тот, который используется в Ардуино. Работает это так: вместо ISP программатора на плате стоит USB-TTL преобразователь, который позволяет Ардуино (на её стороне TTL – транзистор-транзистор логика) буквально общаться с компьютером (на его стороне – USB) и обмениваться данными. Но просто общаясь с компьютером загрузить прошивку не получится, поэтому в памяти микроконтроллера “живёт” загрузчик (он же bootloader), который умеет ловить данные, идущие с компьютера и загружать их во Flash память микроконтроллера. При каждом запуске микроконтроллера загрузчик ждёт команду от компьютера, мол желает ли тот загрузить новую прошивку. Если никто ему не отвечает какое-то время, он запускает уже имеющуюся в памяти МК прошивку. Отсюда вытекает несколько минусов:

  • Загрузчик сидит во Flash памяти и занимает место (около 6%, что довольно-таки много)
  • При подаче питания на МК прошивка стартует не сразу, каждый раз загрузчик ждёт команду от компьютера в течение какого-то времени (пару секунд), прежде чем передать управление имеющейся в памяти программе.

Оба этих минуса решаются частично или полностью:

  • Можно прошить неофициальный загрузчик, который занимает меньше места в памяти и быстрее стартует
  • Можно загружать скетчи напрямую через ISP, в этом случае вообще не будет потери места и задержек при запуске, так как загрузчика вообще не будет в памяти

Возвращаясь к USB-TTL преобразователю: почему именно такой способ загрузки прошивки выбрали разработчики Arduino? Да всё очень просто: микросхема USB-TTL преобразователя стоит дешевле микросхем, могущих в ISP (роль оных обычно выполняют микроконтроллеры), что прилично удешевляет платформу. Но самое главное – использование USB-TTL преобразователя добавляет нам возможность общаться с платой при помощи компьютера (смартфона, планшета) без использования дополнительного железа, т.е. мы можем как управлять какими-то устройствами (если это заложено в коде прошивки), так и получать от Ардуино данные, например показания с датчиков. Но самое-самое главное – это позволяет отлаживать код, вручную, но все таки отлаживать.

Код:

Добавить ваш

Урок Ардуино для начинающих: управление устройствами со смартфона

Устройства:

  • Модуль — Bluetooth Module HC 05/06
  • Плата — Arduino
  • Светодиод (LED)
  • Резистор — 220 Ом
  • Android-устройство

Пошаговая сборка схемы проекта на Ардуино

Цепь в нашем Arduino проекте настолько проста и мала, что нам нужно сделать всего несколько соединений:

  • Arduino Pins — Bluetooth Module Pins
  • RX (Pin 0) — TX
  • TX (Pin 1) — RX
  • 5V — VCC
  • GND — GND

Не подключайте RX к RX и TX к TX выходы Bluetooth к выходам Arduino, вы не получите никаких данных, здесь TX означает «передача», RX означает «прием».

Загрузка программы в Ардуино

/* Bluetooh Basic: LED ON OFF* Coder — Mayoogh Girish* This program lets you to control a LED on pin 13 of arduino using a bluetooth module*/char data = 0; //Variable for storing received datavoid setup(){Serial.begin(9600); //Sets the baud for serial data transmissionpinMode(13, OUTPUT); //Sets digital pin 13 as output pin}void loop(){if(Serial.available() > 0) // Send data only when you receive dаta:{data = Serial.read(); //Read the incoming data and store it into variable dataSerial.print(data); //Print Value inside data in Serial monitorSerial.print(«\n»); //New lineif(data == ‘1’) // Checks whether value of data is equal to 1digitalWrite(13, HIGH); //If value is 1 then LED turns ONelse if(data == ‘0’) // Checks whether value of data is equal to 0digitalWrite(13, LOW); //If value is 0 then LED turns OFF}}

Приложение для Андроид-устройств

prilozhenie.zip
После того, как мы подключились через Bluetooth, нужно скачать и установить приложение, которое будет управлять нашим светодиодом на расстоянии. Подсоединяем смартфон к модулю Bluetooth HC 05/06:

  • Включаем модуль HC 05/0.
  • Ищем устройство
  • Соединяемся с HC 05/06 введя дефолтный пароль «1234» или «0000» (четыре нуля).

Видео с пошаговой сборкой устройства для управления со смартфона:

Arduino Bluetooth Basic [CONTROL LED]

Arduino Bluetooth Basic [CONTROL LED]

Варианты питания Ардуино Уно

Рабочее напряжение платы Ардуино Уно – 5 В. На плате установлен стабилизатор напряжения, поэтому на вход можно подавать питание с разных источников. Кроме этого, плату можно запитывать с USB – устройств. Источник питания выбирается автоматически.

  • Питание от внешнего адаптера, рекомендуемое напряжение от 7 до 12 В. Максимальное напряжение 20 В, но значение выше 12 В с высокой долей вероятности быстро выведет плату из строя. Напряжение менее 7 В может привести к нестабильной работе, т.к. на входном каскаде может запросто теряться 1-2 В. Для подключения питания может использоваться встроенный разъем DC 2.1 мм или напрямую вход VIN для подключения источника с помощью проводов.
  • Питание от USB-порта компьютера.
  • Подача 5 В напрямую на пин 5V. В этом случае обходится стороной входной стабилизатор  и даже малейшее превышение напряжения может привести к поломке устройства.

Пины питания

  • 5V – на этот пин ардуино подает 5 В, его можно использовать для питания внешних устройств.
  • 3.3V – на этот пин от внутреннего стабилизатора подается напряжение 3.3 В
  • GND – вывод земли.
  • VIN – пин для подачи внешнего напряжения.
  • IREF – пин для информирования внешних устройств о рабочем напряжении платы.

Подключение вашей платы Arduino к компьютеру

После того как вы установили Arduino IDE на свой компьютер следующим логичным шагом будет подключение платы Arduino UNO к компьютеру. Чтобы сделать это просто используйте кабель для программирования (синего цвета) и соедините его с платой Arduino и USB портом вашего компьютера.

Синий кабель для программирования может выполнять следующие три функции:

  1. Он запитывает плату Arduino UNO, то есть чтобы обеспечить выполнение программ на ней необходимо просто запитать ее с помощью USB кабеля.
  2. Через него программируется микроконтроллер ATmega328, находящийся на плате Arduino UNO. То есть код программы пересылается из компьютера в микроконтроллер именно по этому кабелю.
  3. Он может функционировать в качестве кабеля для последовательной связи, то есть с его помощью можно передавать данные с Arduino UNO в компьютер – это полезно для целей отладки программы.

После того как вы подадите питание на плату Arduino UNO на ней загорится маленький светодиод – это свидетельствует о том, что на плату подано питание. Также вы можете заметить как мигает другой светодиод – это результат работы программы по управлению миганием светодиода, которая по умолчанию загружена в вашу плату ее производителем.

Поскольку вы подключаете плату Arduino в первый раз к компьютеру необходимо некоторое время чтобы драйвера для нее успешно установились. Чтобы проверить правильно ли все установилось и определилось откройте «Диспетчер устройств (Device manager)» на вашем компьютере.

В диспетчере устройств откройте опцию «Порты» “Ports (COM & LPT)”, кликните на ней и посмотрите правильно ли отображается там ваша плата.

При этом стоит отметить, что не стоит обращать внимание на то, какой номер порта отобразился у вашей платы Arduino – он может, к примеру, выглядеть как CCH450 или что то подобное. Этот номер порта просто определяется производителем платы и больше ни на что не влияет

Если вы не можете в диспетчере устройств найти опцию “Ports (COM & LPT)”, то это означает, что ваша плата не корректно определилась компьютером. В большинстве случает это означает проблему с драйверами – по какой то причине они автоматически не установились для вашей платы. В этом случае вы должны будете вручную установить необходимые драйверы.

В некоторых случаях в указанной опции диспетчера устройств может отобразиться два COM порта для вашей платы и вы не будете знать какой из них правильный. В этой ситуации отключите и снова подключите плату Arduino к компьютеру – какой из COM портов при этом будет появляться и исчезать, значит тот и правильный порт.

Следует помнить о том, что номер COM порта будет изменяться при каждом новом подключении вашей платы к компьютеру – не пугайтесь, в этом нет ничего страшного.

Программирование Arduino

Теперь, когда необходимая нам схема собрана, мы можем начать программирование платы Arduino UNO. Полный текст программы будет приведен в конце статьи, в этом разделе будет дано объяснение некоторых участков кода этой программы.

В каждой программе для Arduino должны обязательно присутствовать две функции – это функции void setup () и void loop (), иногда их называют «абсолютным минимумом», необходимым для написания программы. Все операции, которые мы запишем внутри void setup (), исполнятся только один раз, а операции, которые мы запишем внутри void loop () – будут исполняться снова и снова. Пример этих функций показан в коде ниже – именно в таком виде они создаются когда вы выбираете пункт меню File -> New.

Arduino

void setup() {
// put your setup code here, to run once:
}

void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
}

1
2
3
4
5
6
7

voidsetup(){

// put your setup code here, to run once:

}
 

voidloop(){

// put your main code here, to run repeatedly:

}

Начнем писать программу в функции setup (). Обычно в этой функции объявляются названия пинов (контактов). В нашей программе нам необходимо объявить всего два контакта: контакт 2 в качестве входного контакта и контакт 3 в качестве выходного контакта. Это можно сделать с помощью следующих строчек кода:

Arduino

pinMode(2,INPUT);
pinMode (3,OUTPUT);

1
2

pinMode(2,INPUT);

pinMode(3,OUTPUT);

Но здесь необходимо внести небольшое изменение в программу – нам желательно чтобы контакт 2, который мы объявили в качестве входного контакта, никогда не был бы в «плавающем» состоянии. Это означает что входной контакт должен быть всегда подсоединен либо к +5 В, либо к земле. А в нашем случае при нажатии кнопки он будет подсоединен к земле, а при отжатой кнопке он будет находиться в плавающем состоянии. Чтобы исключить это нам необходимо задействовать внутренний подтягивающий резистор, который находится внутри микроконтроллера ATmega 328 (то есть снаружи мы этот резистор не видим). Для его задействования необходимо написать соответствующую строчку кода в программе.

С помощью этой строчки кода контакт 2 будет подключаться через подтягивающий резистор к напряжению +5 В всегда когда он не подсоединен к земле. То есть мы должны в одной из написанных нами строчек кода изменить слово INPUT на слово INPUT_PULLUP как показано ниже.

Arduino

pinMode(2,INPUT_PULLUP);

1 pinMode(2,INPUT_PULLUP);

Теперь, когда мы закончили с функцией setup (), перейдем к функции loop (). В этой функции мы должны проверять не подсоединен ли контакт 2 к земле (то есть на его входе низкий уровень – LOW) и если он подсоединен в земле, то мы должны зажечь светодиод при помощи подачи на контакт 3 высокого уровня (HIGH). А если контакт 2 не подсоединен к земле (то есть кнопка не нажата), то мы должны держать светодиод в выключенном состоянии при помощи подачи на контакт 3 низкого уровня (LOW). В программе это будет выглядеть следующим образом:

Arduino

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

else
{
digitalWrite(3,LOW);
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9

if(digitalRead(2)==LOW)

{

digitalWrite(3,HIGH);

}

else

{

digitalWrite(3,LOW);

}

В этих строчках кода оператор digitalRead() используется для проверки статуса (состояния) входного контакта. Если контакт подсоединен к земле, то оператор digitalRead() возвратит значение LOW, а если оператор подсоединен к +5 В, то оператор возвратит значение HIGH.

Аналогично, оператор digitalWrite() используется для установки состояния выходного контакта. Если мы установим контакт в состояние HIGH, то на его выходе будет напряжение +5 В, а если мы установим контакт в LOW, то на его выходе будет 0 В.

Таким образом в нашей программе когда мы нажимаем кнопку на контакт 2 будет подана земля и, соответственно, на контакт 3 мы подаем высокий уровень +5 В (HIGH) чтобы зажечь светодиод. Если условие не выполняется – то есть на контакт 2 не подана земля, то мы на контакт 3 подаем низкий уровень 0 В (LOW) чтобы выключить светодиод.

На этом наша программа закончена, теперь загрузим код программы на нашу плату Arduino таким же образом как ранее мы загружали код программы мигания светодиодом.

Невероятные проекты с Ардуино

Конечной целью данных манипуляций является обеспечение легкого управления многочисленными внешними устройствами. С внешним миром, данная плата взаимодействует посредством множества дополнений:

  • датчики,
  • светодиоды,
  • двигатели,
  • и т.п.

Это позволит сделать ее достаточно универсальной платформой для множества проектов само разного уровня — см. раздел на нашем сайте Уроки Ардуино. В настоящее время довольно много самых разных микроконтроллеров, среди которых Arduino пользуется особенной популярностью, что связано с активным размещением в сети самых невероятных проектов и разработок.

Для того, чтобы запросто реализовать одну из миллионов идей легко можно использовать самую актуальную информацию, которая доступна самостоятельно на многих сайтах. Ниже пример реализации одной из таких идей — рождественский колокольчик, которым можно управлять:

Как его сделать мы разберем на одном из следующих уроков.

В том случае, если нет даже незначительного опыта работы с микроконтроллерами (программирования и настройки), благодаря особенностям Ардуино можно запросто научиться самостоятельно, проведя сравнительно непродолжительные эксперименты. Ниже как раз предлагаю проанализировать некоторые возможности Ардуино, примеры того, где лучше всего использовать это уникальный конструктор.

Принципиальная схема контроллера

Варианты питания Ардуино Уно

Рабочее напряжение платы Ардуино Уно – 5 В. На плате установлен стабилизатор напряжения, поэтому на вход можно подавать питание с разных источников. Кроме этого, плату можно запитывать с USB – устройств. Источник питания выбирается автоматически.

  • Питание от внешнего адаптера, рекомендуемое напряжение от 7 до 12 В. Максимальное напряжение 20 В, но значение выше 12 В с высокой долей вероятности быстро выведет плату из строя. Напряжение менее 7 В может привести к нестабильной работе, т.к. на входном каскаде может запросто теряться 1-2 В. Для подключения питания может использоваться встроенный разъем DC 2.1 мм или напрямую вход VIN для подключения источника с помощью проводов.
  • Питание от USB-порта компьютера.
  • Подача 5 В напрямую на пин 5V. В этом случае обходится стороной входной стабилизатор и даже малейшее превышение напряжения может привести к поломке устройства.

Пины питания

  • 5V – на этот пин ардуино подает 5 В, его можно использовать для питания внешних устройств.
  • 3.3V – на этот пин от внутреннего стабилизатора подается напряжение 3.3 В
  • GND – вывод земли.
  • VIN – пин для подачи внешнего напряжения.
  • IREF – пин для информирования внешних устройств о рабочем напряжении платы.

Главный Глупый Вопрос

У новичков в электронике, которые не знают закон Ома, очень часто возникают вопросы вида: “а каким током можно питать Ардуино“, “какой ток можно подать на Ардуино“, “не сгорит ли моя Ардуина от от блока питания 12V 10A“, “сколько Ампер можно подавать на Arduino” и прочую чушь. Запомните: вы не можете подать Амперы, вы можете подать только Вольты, а устройство возьмёт столько Ампер, сколько ему нужно. В случае с Arduino – голая плата возьмёт 20-22 мА, хоть от пина 5V, хоть от Vin. Ток, который указан на блоке питания, это максимальный ток, который БП может отдать без повреждения/перегрева/просадки напряжения. Беспокоиться стоит не об Arduino, а об остальном железе, которое стоит в схеме и питается от блока питания, а также о самом блоке питания, который может не вывезти вашу нагрузку (мотор, светодиоды, обогреватель). Общий ток потребления компонентов не должен превышать возможностей источника питания, вот в чём дело. А будь блок питания хоть на 200 Ампер – компоненты возьмут ровно столько, сколько им нужно, и у вас останется “запас по току” для подключения других. Если устройство питается напряжением, то запомните про максимальный ток источника питания очень простую мысль: кашу маслом не испортишь.

Питание от USB

Питание от USB – самый плохой способ питания ардуино-проекта. Почему? По линии питания +5V от USB стоит диод, выполняющий защитную функцию: он защищает порт USB компьютера от высокого потребления тока компонентами ардуино-проекта или от короткого замыкания (КЗ), которое может произойти по случайности/криворукости любителей ковырять макетные платы. КЗ продолжительностью менее секунды не успеет сильно навредить диоду и всё может обойтись, но продолжительное замыкание превращает диод в плавкий предохранитель, выпускающий облако синего дыма и спасающий порт компьютера от такой же участи.

К слову, ардуинки от производителя Robotdyn имеют самовосстанавливающийся предохранитель вместо такого костыля с диодом-смертником.

Слаботочный диод имеет ещё одну неприятную особенность: на нём падает напряжение, причем чем больше ток потребления схемы, тем сильнее падает напряжение питания. Пример: голая ардуина без всего потребляет около 20 мА, и от 5 Вольт на юсб после диода нам остаётся примерно 4.7 Вольт. Чем это плохо: опорное напряжение при использовании АЦП крайне нестабильно, не знаешь, что измеряешь (да, есть способ измерения опорного напряжения, но делать это нужно вручную). Некоторые железки чувствительны к напряжению питания, например LCD дисплеи: при питании от 5V они яркие и чёткие, при 4.7 вольтах (питание от юсб) они уже заметно теряют яркость. Если подвигать сервоприводом или включить реле – на диоде упадет ещё больше и дисплей практически погаснет. При коротких мощных нагрузках (выше 500-600ма) микроконтроллер перезапустится, так как напряжение упадет ниже плинтуса.

Вы наверное предложите заменить диод перемычкой, чтобы питать схему от USB большим током, например от powerbank’а. Так делать тоже нельзя, потому что дорожки на плате не рассчитаны на большие токи (дорожка 5V очень тонкая и идёт через всю плату). Я думаю, что можно будет снять 1-2 Ампера с пина 5V, но, скорее всего, напряжение просядет. Также при КЗ вы скорее всего попрощаетесь с дорожкой вообще. Питайте силовую часть схемы либо отдельно, либо от того же источника питайте Arduino.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий