Andurino. Arduino: платформа для разработки электронных устройств

Что такое Arduino. Какие существуют виды плат Arduino. Как программировать Arduino. Для чего используется Arduino. Какие проекты можно реализовать на Arduino.

Содержание

Что такое Arduino и как она работает

Arduino — это открытая электронная платформа, основанная на простом в использовании аппаратном и программном обеспечении. Она состоит из программируемой платы (микроконтроллера) и среды разработки для написания программного обеспечения (IDE).

Как работает Arduino? Плата Arduino считывает входные сигналы (например, свет на датчике, нажатие кнопки) и преобразует их в выходные сигналы — включение двигателя, зажигание светодиода и т.д. Вы задаете плате инструкции, отправляя набор команд на микроконтроллер на плате. Для этого используется язык программирования Arduino (основан на Wiring) и программная среда Arduino IDE.

Виды плат Arduino и их особенности

Существует несколько основных видов плат Arduino:

  • Arduino UNO — самая популярная и универсальная плата для начинающих
  • Arduino Mega — плата с большим количеством пинов для сложных проектов
  • Arduino Nano — компактная версия UNO
  • Arduino Leonardo — с встроенным USB-контроллером
  • Arduino Due — мощная 32-битная плата

Чем отличаются платы Arduino? Основные параметры для сравнения:


  • Тип микроконтроллера и его характеристики (тактовая частота, память)
  • Количество цифровых и аналоговых пинов
  • Наличие дополнительных интерфейсов (USB, Ethernet и др.)
  • Размеры платы
  • Напряжение питания

Программирование Arduino: основы для начинающих

Для программирования Arduino используется язык C++ с некоторыми упрощениями и дополнительными библиотеками. Основные этапы создания программы (скетча):

  1. Определение структуры скетча (функции setup() и loop())
  2. Объявление переменных и констант
  3. Инициализация портов ввода-вывода
  4. Написание основного кода программы
  5. Компиляция и загрузка скетча на плату

Какие базовые функции нужно знать начинающему Arduino-программисту?

  • pinMode() — настройка режима работы пина
  • digitalWrite() — запись значения на цифровой пин
  • digitalRead() — чтение значения с цифрового пина
  • analogRead() — чтение значения с аналогового входа
  • analogWrite() — запись аналогового значения (PWM)
  • delay() — задержка выполнения программы

Применение Arduino в различных областях

Arduino находит применение во многих сферах благодаря своей универсальности и простоте использования. Вот некоторые области применения:


  • Робототехника — создание роботов и автоматизированных систем
  • Умный дом — управление освещением, климатом, безопасностью
  • Образование — обучение основам электроники и программирования
  • Прототипирование — быстрое создание прототипов устройств
  • Интернет вещей — разработка подключенных к сети устройств
  • Искусство — интерактивные инсталляции, световые шоу

Популярные проекты на Arduino для начинающих

С чего начать знакомство с Arduino? Вот несколько интересных проектов для новичков:

  1. Мигающий светодиод — классический первый проект
  2. Термометр с LCD-дисплеем — измерение и отображение температуры
  3. Управление сервоприводом — основы работы с моторами
  4. Музыкальный инструмент — генерация звуков разной частоты
  5. Дальномер на ультразвуковом датчике — измерение расстояния

Проект «Умный светофор» на Arduino

Рассмотрим пример простого проекта «Умный светофор» на Arduino:

  1. Подключаем 3 светодиода (красный, желтый, зеленый) к пинам 2, 3, 4
  2. Подключаем кнопку к пину 7 для переключения режимов
  3. Пишем код для циклического переключения светодиодов
  4. Добавляем обработку нажатия кнопки для смены режима день/ночь

Этот проект поможет освоить базовые принципы работы с Arduino — управление выводами, обработка входных сигналов, программирование логики работы устройства.


Преимущества и недостатки использования Arduino

Какие основные плюсы и минусы платформы Arduino?

Преимущества:

  • Простота освоения и использования
  • Большое сообщество и множество готовых примеров
  • Широкий выбор совместимых модулей и датчиков
  • Низкая стоимость оборудования
  • Кроссплатформенность — работает на Windows, Mac, Linux

Недостатки:

  • Ограниченные вычислительные возможности
  • Не подходит для промышленного применения
  • Проблемы с энергоэффективностью в автономных проектах
  • Закрытость некоторых компонентов системы

Расширение возможностей Arduino с помощью модулей

Как расширить функциональность Arduino-проекта? Существует множество дополнительных модулей:

  • Коммуникационные модули (Wi-Fi, Bluetooth, Ethernet)
  • Датчики (температуры, влажности, освещенности и др.)
  • Дисплеи (LCD, OLED, TFT)
  • Модули управления двигателями
  • Часы реального времени
  • SD-карты для хранения данных

Использование модулей позволяет значительно расширить возможности Arduino и создавать более сложные и функциональные устройства. При выборе модуля важно учитывать совместимость с вашей платой Arduino и наличие библиотек для работы с ним.



Mobile для Arduino • Знаток

Один из немногих конструкторов, где можно собрать роботизированный автомобиль с классической компоновкой – поворачивающиеся передние колеса и задний привод. Имеется возможность управления тремя способами:
• Ручное управление при помощи смартфона по Bluetooth. Вы можете выбрать подходящий для себя интерфейс и проверить навыки пилотирования.
• Автономный режим, когда машина сама принимает решение, куда ей двигаться.
• Движение по заданной программе. Причем, вы можете воспользоваться уже готовыми программами или написать свою на одном из четырёх языков:


Очень простой и интуитивно понятный графический язык программирования, специально разработанный компанией «ЗНАТОК» для делающих самые первые шаги в программировании.

Внимание! В этом языке предусмотрен логический переход к профессиональному языку программирования С++. Это реально круто!

Для получения инструкций для работы с языком Graph Z перейдите по этой ссылке: https://znatok. ru/link/?mobile-graphz

Рекомендуем скачать последнюю версию Graph Z (версия 0.9) перейдя по ссылке: https://znatok.ru/link/?graphZ-installer


C++ язык программирования для продвинутых пользователей. На этом языке возможно решение профессиональных задач.

Для получения инструкций для работы с языком C++ перейдите по этой ссылке: https://znatok.ru/link/?mobilecpp


Графический язык программирования начального уровня, нашедший очень широкое распространение в мире. В данном наборе не для всех схем можно написать программы на данном языке, но понять, что такое алгоритмы, условия, циклы вполне по силам.

Для получения инструкций для работы с языком Scratch перейдите по этой ссылке: https://znatok.ru/link/?mobile-scratch


Python не является основным языком для программирования микроконтроллеров, но его можно использовать для управления устройствами.

Для получения инструкций для работы с языком Python перейдите по этой ссылке: https://znatok.ru/link/?mobile-python

Несмотря на то, что на упаковке указан возраст 8+, этот набор будет весьма полезен детям более старшего возраста, вплоть до студенческого, 18+ .

Вы можете начать с предложенных в красочной инструкции проектов, закачав готовые программ с флэшки, входящей в набор, а затем создать множество своих оригинальных проектов. Полученные знания помогут вам в учебе, а в дальнейшем, создавать новые образцы роботов, бытовой техники, компьютеров, смартфонов, работая в высокотехнологичных компаниях. А это уже не игрушки.

Скачать содержимое USB flash-накопителя для Arduino START

(рекомендуем, т. к. здесь самые последние обновления)

 Перед сборкой схемы обязательно прочитайте инструкцию!
Посмотреть последнюю версию инструкции можно здесь.

Внимание! В некоторых партиях, из-за особенностей модуля Bluetooth невозможна смена имени модуля MLT-BT05 (стр.84).

Перспективы развития микропроцессорной платформы Arduino, её применение и пример реализации на основе пожарной сигнализации — Информио

В настоящее время существует множество микроконтроллеров и платформ для осуществления управления физическими процессами применительно к микропроцессорным комплексам. Большинство этих устройств объединяют разрозненную информацию о программировании и заключают её в простую в использовании сборку.

Фирма Arduino (Италия), в свою очередь, тоже упрощает процесс работы с микроконтроллерами, однако обеспечивает ряд преимуществ перед другими устройствами из-за простой и понятной среды программирования, низкой цены и множеством плат расширения.

Платформа Arduino может стать основным элементом для исследования и решения задач в областях мехатроники и робототехники.

Целью статьи является анализ возможностей аппаратной вычислительной платформы Arduino и реализация системы пожарной сигнализации на основе Arduino.

Задачи:  ознакомление с функциональным описанием и техническими характеристиками на примере платы Arduino UNO, составление сравнительной характеристики наиболее популярных плат Arduino и определение перспектив применения данного устройства.

Основные достоинства и описание платформы:

Arduino представляет собой весьма простой инструмент для создания электронных устройств и воплощения в жизнь различных идей.

Это платформа, предназначенная для управления физическими процессами с использованием ЭВМ с открытым программным кодом, построенная на простой печатной плате с современной средой для написания программного обеспечения.

Платы Arduino строятся на основе микроконтроллеров фирмы Atmel, а также элементов обвязки для программирования и интеграции с другими схемами. На платах присутствует линейный стабилизатор напряжения +5В или +3,3В. Тактирование осуществляется на частотах 8,16 или 87Мгц кварцевым резонатором. [4]

В микроконтроллер предварительно прошивается загрузчик, поэтому внешний программатор не нужен. На концептуальном уровне все платы программируются через RS-232.

Интегрированная среда разработки Arduino – это кросплатформенное приложение на Java, включающее в себя редактор кода, компилятор и модуль передачи прошивки в плату.

Среда разработки основана на языке программирования Processing и спроектирована для программирования новичками не знакомыми близко с разработкой ПО. Строго говоря, это язык C++, дополненный некоторыми библиотеками. [3]

Программы образовываются с помощью препроцессора, а затем компилируются с помощью AVR-GCC.

Преимуществами плат семейства Arduino являются:

1) Большое количество доступных вариантов в линейке Arduino с возможностью выбора наиболее подходящего готового контроллера из большого списка устройств, имеющих в широких пределах варьируемые параметры.

2) Наличие плат расширения, предназначенных для увеличения функционала и выполнения конкретизированных технических задач без необходимости самостоятельного проектирования дополнительной периферии (платы для управления двигателями, датчиковые платы, беспроводные интерфейсы, в том числе Wi-Fi Bluetooth и GPS, дисплеи, устройства ввода) – несколько десятков видов, более 300 вариантов исполнения. Если использовать Arduino совместно с другими электрическими и цифровыми устройствами, то можно получить бесконечное количество вариантов исполнения.

3) Полностью адаптированная для конечного пользования среда программирования, подходящая для всей линейки плат Arduino и их клонов, включая ПО для программирования контроллеров для OC Android.

4) Свободная, бесплатная лицензия на устройства и ПО.

5) Существует полный русский перевод языка Arduino, предназначенный для преодоления языкового барьера при распространении платформы по России.

Функциональное описание и технические характеристики на примере платы Arduino UNO:

Arduino UNO – этот контроллер построен на ATmega328. Платформа имеет 14 цифровых входов/выходов (6 из которых могут использоваться как входы ШИМ (Широтно-импульсная модуляция)), 6 аналоговых входов, кварцевый генератор 16Мгц, разъем USB, силовой разъем ICSP м кнопку перезагрузки. Для работы необходимо подключить платформу к компьютеру с помощью USB, либо подать питание при помощи адаптера AC/DC или батареи/аккумуляторов. [2]

Пример применения Arduino в пожарной безопасности – детектор дыма

Устройство разработано для предупреждения о повышении концентрации угарного газа и включения сигнала тревоги в случае превышения порогового значения. Чувствительным элементом детектора выступает датчик широкого спектра газов MQ-2.

Для данного устройства были использованы следующие компоненты:

  1. Платформы: Arduino Uno, Iskra Neo, Troyka Slot Shield.
  2. В качестве базы для компонентов схемы — Slot Box.
  3. Датчик широкого спектра газов MQ-2.
  4. Два светодиода.
  5. Пьезопищалка.

Этапы разработки устройства:

Первый этап работы — написание алгоритма работы устройства.

Второй этап – сбор схемы.

Третий этап – написание кода программы (скетча). Для этого с официального сайта необходимо скачать Arduino IDE (ПО для написания программного кода и загрузки его на любую плату Arduino) и библиотеку для работы с датчиком дыма TroykaMQ. [1]

Четвертый этап – прошивка контроллера скетчем.

Пятый этап – запуск устройства.

После запуска системы пожарной сигнализации, детектор дыма, подаст предупредительный звуковой и световой сигналы, в случае превышения порогового значения концентрации дыма и/или угарного газа в воздухе.

Вывод:

Таким образом можно сделать вывод о том, что платформа Arduino по техническому оснащению идеально подходит для проектирования различных мехатронных систем и роботов, благодаря понятной среде программирования и возможности наблюдения физических процессов в реальном времени. Более мощные платы Arduino (Due) возможно применять для решения сложных технических задач, связанных с разработкой больших проектов и их комплексной автоматизации, а также для создания проектов умных домов и в многочисленных радиолюбительских проектах по автоматизации, модернизации или ремонту бытовых приборов.

 

Оригинал публикации (Читать работу полностью): Перспективы развития микропроцессорной платформы Arduino, её применение и пример реализации на основе пожарной сигнализации

Arduino Официальный магазин | Платы Экраны Комплекты Аксессуары

Основы Ардуино

  • €24,00

    | /

  • €95,90

    | /

  • Сэкономьте 20%

    Первоначальная цена €42,00

    Текущая цена €33,60

    | /

  • 21,60 €

    | /

  • 23,40 €

    | /

  • €42,00

    | /

  • €40,80

    | /

  • 25,40 €

    | /

  • €22,80

    | /

  • €8,40

    | /

  • €22,80

    | /

  • 21,60 €

    | /

  • 63,50 €

    | /

  • €20,80

    | /

Обмен стеками Arduino

Загрузка…

Arduino Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для разработчиков аппаратного и программного обеспечения с открытым исходным кодом, совместимого с Arduino. Регистрация занимает всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Любой может задать вопрос

Любой может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются на вершину

Задавать вопрос

больше тегов

Активный Горячий Неделя Месяц

-1 голоса

0 ответы

2 Просмотры

Как я могу использовать функции Wi-Fi моей ESP32-Cam для моего arduino uno?

  • ардуино-уно
  • esp32
  • Wi-Fi

-1 голоса

1 отвечать

15 Просмотры

Что мне нужно для штекера?

  • ардуино-нано
  • провода
  • проект
  • корпус

1 голосование

0 ответы

3 Просмотры

Digispark Attny85 работает только на некоторых устройствах

  • аттини85

0 голоса

0 ответы

4 Просмотры

MPU9250 и MPU6050 не работают на плате SAMD21

  • i2c
  • mpu6050
  • проводная библиотека
  • гироскоп
  • samd21g

15 голоса

7 ответы

16к Просмотры

Arduino: как получить тип платы в коде

-1 голоса

0 ответы

5 Просмотры

DHT11 прекращает чтение после определенной температуры и возвращается после охлаждения

  • ардуино-уно
  • dht11

2 голоса

1 отвечать

244 Просмотры

Неожиданное поведение с расчетом Arduino Uno

  • arduino-uno
  • расчет

0 голоса

1 отвечать

53 Просмотры

Ошибки в скомпилированной программе

  • esp32
  • ошибки компиляции

1 голосование

2 ответы

30 Просмотры

Atmega 328pu на макетной плате.

Что выбрать, чтобы загрузить код с помощью ftdi конвертера
  • atmega328
  • загрузка
  • ftdi
  • макет
  • arduino-setup

0 голоса

0 ответы

7 Просмотры

Как я могу запрограммировать Arduino Pro Mini с ESP8266-01, подключенным к его TX и RX?

  • esp8266
  • программирование
  • arduino-ide
  • arduino-pro-mini

1 голосование

0 ответы

21 Просмотры

Реализация очень медленного внешнего диска с использованием ESP32 и TinyUSB

  • esp32
  • usb
  • исп

0 голоса

2 ответы

23 Просмотры

Arduino Bluepill STM32 spi не работает

  • spi
  • stm32

1 голосование

0 ответы

45 Просмотры

Код работает в веб-редакторе Arduino, но не в PlatformIO IDE или Arduino IDE с платой Nicla Sense ME.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *