Как создавать электронные устройства с помощью Arduino. Какие основные компоненты нужны для проектов на Arduino. Как программировать микроконтроллеры Arduino. Какие интересные проекты можно реализовать на базе Arduino.
Что такое Arduino и почему она так популярна
Arduino — это открытая электронная платформа, основанная на простом в использовании аппаратном и программном обеспечении. Платы Arduino способны считывать входные сигналы (свет на датчике, нажатие кнопки и т.д.) и преобразовывать их в выходные — включение двигателя, зажигание светодиода и многое другое.
Популярность Arduino обусловлена следующими факторами:
- Низкая стоимость плат по сравнению с другими микроконтроллерными платформами
- Кроссплатформенность — программное обеспечение Arduino работает на Windows, MacOS и Linux
- Простая и понятная среда программирования
- Открытость и расширяемость программного обеспечения
- Открытость и расширяемость аппаратного обеспечения
Благодаря этим преимуществам Arduino стала чрезвычайно популярной платформой для прототипирования и создания различных электронных устройств.
Основные компоненты Arduino и их назначение
Типичная плата Arduino состоит из следующих основных компонентов:
- Микроконтроллер — «мозг» платы, который выполняет загружаемую программу
- Порт USB или разъем питания — для подключения к компьютеру или источнику питания
- Цифровые и аналоговые пины — для подключения различных компонентов и датчиков
- Светодиоды — для индикации работы платы
- Кнопка сброса — для перезагрузки микроконтроллера
В зависимости от модели платы могут присутствовать и другие компоненты, например, Ethernet-порт, WiFi-модуль и т.д. Понимание назначения основных компонентов поможет правильно использовать возможности Arduino в проектах.
Программирование Arduino: от простого к сложному
Программирование Arduino осуществляется с помощью языка Arduino, основанного на C++. Рассмотрим основные этапы написания программ для Arduino:
- Создание скетча — программы для Arduino
- Объявление используемых библиотек и переменных
- Настройка в функции setup()
- Основной код в функции loop()
- Компиляция и загрузка скетча на плату
Начать можно с простых программ вроде мигания светодиодом, постепенно усложняя их и добавляя новые компоненты. С опытом вы сможете создавать сложные проекты с множеством датчиков и исполнительных устройств.
Популярные проекты на базе Arduino
Arduino позволяет реализовать огромное количество интересных проектов. Вот некоторые популярные примеры:
- Умный дом — автоматизация освещения, климат-контроль и т.д.
- Робототехника — создание простых роботов и манипуляторов
- Метеостанция — измерение температуры, влажности, давления
- Системы безопасности — датчики движения, сигнализации
- Музыкальные инструменты — синтезаторы, драм-машины
Это лишь малая часть возможных применений Arduino. Платформа ограничена только вашей фантазией и навыками программирования.
Выбор компонентов для проектов Arduino
Для создания проектов на Arduino понадобятся различные электронные компоненты. Основные категории:
- Датчики — для получения информации из окружающей среды
- Актуаторы — для воздействия на окружающую среду
- Дисплеи — для вывода информации
- Модули связи — для коммуникации с другими устройствами
- Источники питания — для автономной работы
При выборе компонентов важно учитывать их совместимость с Arduino, напряжение питания, потребляемый ток и другие параметры. Рекомендуется начинать с готовых наборов компонентов для Arduino, а затем переходить к самостоятельному подбору деталей под конкретные задачи.
Создание прототипов устройств на макетной плате
Макетная плата — незаменимый инструмент при разработке устройств на Arduino. Она позволяет быстро собирать и модифицировать схемы без пайки. Основные преимущества использования макетной платы:
- Возможность легко вносить изменения в схему
- Отсутствие необходимости в пайке
- Многократное использование компонентов
- Наглядность собранной схемы
При прототипировании важно соблюдать правила сборки схем на макетной плате: правильно располагать компоненты, использовать перемычки подходящей длины, не допускать замыканий. С опытом вы научитесь быстро собирать даже сложные схемы на макетной плате.
Отладка и тестирование проектов Arduino
Отладка — важный этап разработки любого устройства на Arduino. Основные методы отладки:
- Использование функции Serial.print() для вывода отладочной информации
- Пошаговое выполнение программы в среде Arduino IDE
- Применение осциллографа для анализа сигналов
- Проверка правильности подключения компонентов
- Тестирование отдельных модулей программы
Регулярное тестирование на разных этапах разработки поможет своевременно выявить и исправить ошибки. Не пренебрегайте отладкой — это сэкономит вам много времени в долгосрочной перспективе.
Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства (Джереми Блум)
1 344 ₽
806 ₽
+ до 201 балла
Бонусная программа
Итоговая сумма бонусов может отличаться от указанной, если к заказу будут применены скидки.
Купить
Цена на сайте может отличаться от цены в магазинах сети. Внешний вид книги может отличаться от изображения на сайте.
В наличии
В наличии в 409 магазинах. Смотреть на карте
12
Цена на сайте может отличаться от цены в магазинах сети. Внешний вид книги может отличаться от изображения на сайте.
Книга посвящена проектированию электронных устройств на основе микроконтроллерной платформы Arduino. Приведены основные сведения об аппаратном и программном обеспечении Arduino. Изложены принципы программирования в интегрированной среде Arduino IDE.
Показано, как анализировать электрические схемы, читать технические описания, выбирать подходящие детали для собственных проектов. Приведены примеры использования и описание различных датчиков, электродвигателей, сервоприводов, индикаторов, проводных и беспроводных интерфейсов передачи данных. В каждой главе перечислены используемые комплектующие, даны монтажные схемы, подробно описаны листинги программ. Материал ориентирован на применение несложных и недорогих комплектующих для экспериментов в домашних условиях.
Описание
Характеристики
Книга посвящена проектированию электронных устройств на основе микроконтроллерной платформы Arduino. Приведены основные сведения об аппаратном и программном обеспечении Arduino. Изложены принципы программирования в интегрированной среде Arduino IDE.
Показано, как анализировать электрические схемы, читать технические описания, выбирать подходящие детали для собственных проектов. Приведены примеры использования и описание различных датчиков, электродвигателей, сервоприводов, индикаторов, проводных и беспроводных интерфейсов передачи данных. В каждой главе перечислены используемые комплектующие, даны монтажные схемы, подробно описаны листинги программ. Материал ориентирован на применение несложных и недорогих комплектующих для экспериментов в домашних условиях.
BHV-CПб
Как получить бонусы за отзыв о товаре
1
Сделайте заказ в интернет-магазине
2
Напишите развёрнутый отзыв от 300 символов только на то, что вы купили
3
Дождитесь, пока отзыв опубликуют.
Если он окажется среди первых десяти, вы получите 30 бонусов на Карту Любимого Покупателя. Можно писать неограниченное количество отзывов к разным покупкам – мы начислим бонусы за каждый, опубликованный в первой десятке.
Правила начисления бонусов
Если он окажется среди первых десяти, вы получите 30 бонусов на Карту Любимого Покупателя. Можно писать неограниченное количество отзывов к разным покупкам – мы начислим бонусы за каждый, опубликованный в первой десятке.
Правила начисления бонусов
Спасибо.
Книга «Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства» есть в наличии в интернет-магазине «Читай-город» по привлекательной цене.
Если вы находитесь в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Казани, Екатеринбурге, Ростове-на-Дону или любом
другом регионе России, вы можете оформить заказ на книгу
Джереми Блум
«Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства» и выбрать удобный способ его получения: самовывоз, доставка курьером или отправка
почтой.
Читать онлайн «Изучаем Arduino: инструметы и методы технического волшебства» — Блум Джереми — RuLit
Блум Джереми
Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства:
Моей бабушке, которая каждый день поощряла меня и вдохновляла на добрые дела
Об авторе
Джереми Блум недавно защитил магистерскую диссертацию по электронике и вычислительной технике в Корнельском университете, где ранее получил степень бакалавра в той же области. В Корнельском университете он участвовал в разработке и создании нескольких проектов «интеллектуальных» зданий по всему миру, осуществляемых известной организацией Comell University Sustainable Design, удостоенной высокой оценки в США и других странах (Green Building Councils). Увлечение электроникой дало Джереми возможность применить полученные знания при проектировании автономных систем мониторинга домов, работающих на энергии солнца, революционных волоконно-оптических светодиодных систем освещения и систем контроля интеллектуальных солнечных батарей.
Джереми разработал отмеченные наградами методы управления протезированием, распознавания жестов, автоматизации зданий. Он спроектировал электронику для 3D-принтера MakerBot Replicator, который используется людьми во всем мире, а также такими известными организациями, как NASA. Джереми также разработал аппаратную часть и программное обеспечение 3D-сканера MakerBot Digitizer. Работая в исследовательской лаборатории Machines Lab, он внес вклад в создание самообучающихся роботов и 3D-принтеров, которые преобразили индивидуальное производство. Результаты этих исследований опубликованы в рецензируемых журналах и представлены на конференциях даже в такой далекой стране, как Индия.
Джереми создает и размещает на YouTube самые популярные в Интернете видеоуроки по Arduino, которые просматривают миллионы людей. Он хорошо известен в международном сообществе программистов как автор проектов и учебных пособий с открытым исходным кодом, которые демонстрировались на канале Дискавери и получили несколько наград на хакатонах.
В 2012 году Американский институт инженеров по электротехнике и электронике присвоил Джереми звание «Новое имя в инжиниринге» (New Face of Engineering).
Джереми оказывает инженерные консалтинговые услуги через свою фирму Blum Idea Labs LLC и преподает основы инжиниринга для студентов в Нью-Йорке. Его кредо — улучшение качества жизни людей и нашей планеты через творческие инженерные решения. Вы можете узнать больше о Джереми и его работе на его сайте http://www.jeremyblum.com.
— 16 —
О техническом редакторе
Скоп Фицджеральд — дизайнер и педагог, использующий платформу Arduino для обучения с 2006 года. С 2005 года он преподает вычислительную технику по программе Interactive Telecommunications Program (ПР) в Нью-Йоркском университете, знакомя художников и дизайнеров с миром микроконтроллеров. Скотт сотрудничает с командой Arduino в документальном сопровождении новых продуктов и создании обучающих пособий для знакомства с платформой Arduino. Он был техническим редактором второго издания Making Things Talk в 2011 году и является автором книги, которая сопровождает официальный Arduino Starter Kit в 2012 году.
Благодарности
Прежде всего, я должен поблагодарить моих друзей из издательства Wiley за то, что эта книга увидела свет. В первую очередь, я признателен Мери Джеймс за поощрение моего желания написать книгу и Дженнифер Лини за поддержку при работе над каждой главой. Я также хочу сказать большое спасибо Скотту Фицджеральду за критические замечания при техническом редактировании рукописи.
Без квалифицированной помощи сотрудников компании element 14 я не смог бы выпускать обучающих уроков по Arduino, ставших прелюдией данной книги. Особо хочу отметить Сабрину Дейч и Сагар Джефани — замечательных партнеров, с которыми я имел честь работать.
Большую часть книги я писал, обучаясь в магистратуре и работая одновременно в двух фирмах. Выражаю огромную благодарность профессорам и коллегам, которые помогали мне справляться с возросшими обязанностями.
Наконец, я хочу поблагодарить мою семью, особенно моих родителей и брата Дэвида, чья постоянная поддержка напоминает мне о важности того, что я делаю.
—
От изготовителя файла FB2.
Данный файл НЕ является ТОЧНОЙ копией одноименной книги!
Т.к. работу делал «для себя», то потребовались более качественные[1] рисунки схем сборки моделей. Таковые рисунки взял с сайта https://www.exploringarduino.com. Забавно получилось с схемой «рис. 5.6. Пианино» в исходной (для меня) книге ее нет, а схемка полезная, оставил.
В некоторых случаях, качественных рисунков не нашел, вставил то, что было.
вернуться1
Доступный мне файл PDF, очевидно, изготовлен сканированием русского перевода книги. В свою очередь, рисунки для этого перевода сканировались из английского источника. В результате — качество двух (или более) сканирований — ужасно. См. рис. 14.2.
Узнать | Документация по Ардуино | Документация по Arduino
Экосистема Arduino
Начало работы с Arduino
Введение в аппаратное обеспечение, программные средства и API Arduino.
Что такое Ардуино?
Введение в то, что такое Arduino и для чего ее можно использовать.
Начало работы с инструментами Arduino
Узнайте о различных инструментах Arduino и о том, как настроить свою среду.
Использование программного обеспечения Arduino (IDE)
Автономная среда IDE позволяет легко писать код и загружать его на доску без подключения к Интернету.
Использование веб-редактора Arduino
Веб-редактор Arduino позволяет писать код и загружать эскизы на любую официальную плату Arduino из веб-браузера.
Знакомство с библиотеками Arduino
Библиотеки предоставляют дополнительные функции для использования в скетчах, например. работа с оборудованием или манипулирование данными.
Знакомство с Arduino IoT Cloud
С настольной или мобильной платформой Arduino IoT Cloud вы можете быстро подключать, управлять и контролировать свои устройства из любой точки мира.
Устранение неполадок Скетчи Arduino
Для загрузки программы на плату Arduino требуется много действий.
Установка дополнительных ядер
Узнайте, как установить ядра в Arduino IDE.
Проект комиксов Arduino
Изучите стиль комиксов Arduino! Этот общественный проект был переведен на несколько языков, включая испанский, китайский и арабский.
Микроконтроллеры
Цифровые выводы
Узнайте, как работают цифровые выводы и как их можно настроить.
Аналоговые входные контакты
Узнайте, как аналоговые входные контакты работают на Arduino.
Основы ШИМ (широтно-импульсной модуляции)
Узнайте, как работает ШИМ и как использовать его в скетче.
Основы отладки
Изучите основы отладки систем на основе микроконтроллеров.
Руководство по различиям блоков питания 3V3 и 5V
Проектируйте и создавайте надежные электронные схемы и устройства, изучая основные характеристики и различия между источниками питания 3V3 и 5V.
Программирование
Использование переменных в эскизах
Что такое переменные и как их можно использовать в эскизе.
Использование функций в скетче
Узнайте, как определять и использовать функции в скетче.
Скетчи Arduino
Узнайте, как работают скетчи и как они загружаются в Arduino.
Основы FPGA HDL
Изучите основы программируемых вентильных матриц (FPGA) и HDL.
MicroPython с платами Arduino
Узнайте о совместимости между популярной реализацией MicroPython и платами Arduino, о том, как настроить среду, а также найдите подробные учебные пособия и полезные ссылки.
Руководство по памяти Arduino
Узнайте о встроенных блоках памяти плат Arduino® в этой статье.
Руководство по EEPROM
Узнайте, как использовать EEPROM, сокращение от электрически стираемой программируемой постоянной памяти, на платах Arduino.
Руководство по Arduino и безопасному цифровому (SD) хранилищу.
Просмотрите серию примеров чтения и записи на SD-карты с платы Arduino.
Битовые маски с Arduino
Битовые маски используются для доступа к определенным битам в байте данных.
Основы аудио с Arduino
Узнайте, как создавать звуки и даже целые песни с помощью Arduino.
Битовая математика с Arduino
Узнайте о битовой математике и о том, как манипулировать отдельными битами в ваших эскизах Arduino.
Электроника
Основы работы с мультиметром
Узнайте о различных функциях мультиметра, их функционировании и использовании этого важного инструмента.
Руководство Arduino по пайке
Изучите основы пайки — фундаментальный навык, которым должен обладать каждый мастер.
Жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи) с Arduino
Узнайте, как подключить ЖК-дисплей к Arduino и как использовать библиотеку LiquidCrystal с помощью набора полезных примеров.
Конфигурации Arduino и шаговых двигателей
Узнайте, как управлять различными шаговыми двигателями с помощью униполярных/биполярных схем с помощью Arduino.
Основы серводвигателей с Arduino
Узнайте, как подключать серводвигатели и управлять ими с помощью платы Arduino.
Как читать деревья мощности Arduino
Узнайте, как читать деревья мощности Arduino и создавать свои собственные.
Руководство Arduino по проектированию с низким энергопотреблением
Изучите основы проектирования с низким энергопотреблением с использованием аппаратного и программного обеспечения Arduino.
Основы работы с потенциометрами на Arduino
Изучите основы работы потенциометров, их формы и способы их использования в ваших проектах.
Transistor Motor Control
Узнайте, как управлять двигателем постоянного тока с помощью транзистора с помощью ШИМ.
Альтернативные источники питания для плат Arduino
Узнайте больше о контактах питания и разъемах плат Arduino® в этой статье, их основных характеристиках и о том, как их правильно использовать.
Связь
Руководство по Arduino и протоколу I2C (двухпроводной)
Обеспечивает связь между устройствами или датчиками, подключенными через шину двухпроводного интерфейса.
Arduino и последовательный периферийный интерфейс (SPI)
Последовательный периферийный интерфейс (SPI) — это протокол синхронных последовательных данных, используемый микроконтроллерами для быстрой связи с одним или несколькими периферийными устройствами на коротких расстояниях.
LPWAN (глобальные сети с низким энергопотреблением) 101
Изучите основы маломощных глобальных сетей и какое оборудование Arduino может к ним подключаться.
Протокол обмена сообщениями GPS NMEA 0183 101
Изучите основы протокола обмена сообщениями GPS NMEA 0183 и какое оборудование Arduino® может работать с этим типом протокола обмена сообщениями.
Руководство Arduino по LoRa® и LoRaWAN®
Изучите основы LoRa® и LoRaWAN® и способы их использования с аппаратным и программным обеспечением Arduino.
Протокол 1-Wire
Узнайте о связи между устройствами или датчиками с использованием протокола OneWire.
Протокол Arduino® и Modbus
Modbus — это открытый протокол последовательной связи, используемый для передачи информации по последовательным линиям между электронными устройствами.
Дизайн оборудования
Проектирование оборудования Arduino Nano
Узнайте, как создать собственное оборудование, совместимое с семейством Arduino Nano.
Спецификация форм-фактора семейства Nicla
Наш компактный компьютер с расширенными функциями.
Встроенные библиотеки
Библиотека PDM
Библиотека PDM позволяет использовать микрофоны с модуляцией плотности импульса, встроенные в платы Nano RP2040 Connect и Nano 33 BLE Sense.
Библиотека I2S
Документация по использованию протокола I2S (Inter-IC Sound) на платах SAMD21.
Библиотека EEPROM
Документация по использованию библиотеки EEPROM. EEPROM — это память, значения которой сохраняются при выключении питания платы.
Библиотека SoftwareSerial
Библиотека SoftwareSerial обеспечивает последовательную связь с другими цифровыми контактами платы Arduino.
Пожертвования
Руководство по стилю Arduino для написания контента
Узнайте, как писать четкие примеры Arduino, которые могут читать как новички, так и опытные пользователи.
Руководство по стилю Arduino для создания библиотек
Узнайте, как писать API библиотек в стиле Arduino.
Написание библиотеки для Arduino
Создание библиотек для расширения функциональности Arduino. Пошаговое описание процесса создания библиотеки из эскиза.
Написание контента для Arduino
Как написать контент для веб-сайта документации Arduino
Устранение неполадок Arduino Sketches | Документация по Arduino
Для загрузки программы на плату Arduino требуется много действий.
АВТОР: Liam Aljundi
ПОСЛЕДНЯЯ РЕДАКЦИЯ:
20.
02.2023, 09:07 AM
Существует множество факторов, влияющих на загрузку программы на плату Arduino, и если какой-либо из них отсутствует, загрузка может завершиться неудачно.
Вы можете проверить следующие предложения, которые помогут вам решить любую потенциальную проблему:
1. Убедитесь, что вы выбрали правильную плату и порт и установили все драйверы , необходимые .
2. Если вы все еще сталкиваетесь с ошибкой, вы можете скопировать сообщение об ошибке и найти его на нашей странице руководства по устранению неполадок.
3. Если вы не можете найти помощь на нашей странице руководства по устранению неполадок, вы можете обратиться за помощью на наш форум.
Ниже приведены дальнейшие указания по указанным шагам.
Плата и порт
Онлайн-редактор Arduino Web Editor автоматически определяет вашу плату и порт, но если вы используете автономную среду разработки программного обеспечения Arduino, вам необходимо выбрать и плату, и порт вручную, используя следующие советы:
Сделать убедитесь, что вы выбрали правильный элемент в Инструменты > Меню Плата .
Если у вас есть Arduino UNO, вам нужно будет выбрать его.Затем убедитесь, что в меню Tools > Serial Port выбран правильный порт (если ваш порт не отображается, попробуйте перезапустить IDE с платой, подключенной к компьютеру):
- На Mac последовательный порт должен выглядеть примерно так: /dev/tty.usbmodem621 (для UNO или Mega 2560) или /dev/tty.usbserial-A02f8e (для более старых плат на основе FTDI).
- На Linux это должен быть /dev/ttyACM0 или аналогичный (для UNO или Mega 2560) или /dev/ttyUSB0 или аналогичный (для старых плат).
- Для Windows это будет COM-порт, но вам нужно будет проверить в диспетчере устройств (в разделе «Порты»), чтобы узнать, какой именно. Если у вас нет последовательного порта для платы Arduino, см. следующую информацию о драйверах.
Если у вас есть Arduino UNO, вам нужно будет выбрать его.Драйверы
Драйверы позволяют программному обеспечению на вашем компьютере (например, программному обеспечению Arduino) взаимодействовать с любым оборудованием, которое вы к нему подключаете (например, с платой Arduino).
Самый простой способ проверить правильность установки драйверов для вашей платы — открыть меню Tools > Serial Port в программном обеспечении Arduino, подключив плату Arduino к компьютеру.
Дополнительные пункты меню должны появиться относительно того, когда вы открываете меню без подключения Arduino к компьютеру. Обратите внимание, что не имеет значения, какое имя будет присвоено последовательному порту платы Arduino, если это имя вы выбираете в меню.
В Windows 7 (особенно в 64-разрядной версии) вам может потребоваться зайти в Диспетчер устройств и обновить драйверы для UNO или Mega 2560. Просто щелкните правой кнопкой мыши устройство (плата должна быть подключена к ваш компьютер) и снова укажите Windows на соответствующий INF-файл. .inf находится в каталоге drivers/ программного обеспечения Arduino (а не в его подкаталоге FTDI USB Drivers).
Если вы получаете эту ошибку при установке драйверов UNO или Mega 2560 на Windows XP : «Система не может найти указанный файл», вы можете попробовать это предложение (о добавлении ключа «RunOnce» в «HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows\CurrentVersion»).
В Linux UNO и Mega 2560 отображаются как устройства вида /dev/ttyACM0. Они не поддерживаются стандартной версией библиотеки RXTX, которую программное обеспечение Arduino использует для последовательной связи. Загрузка программного обеспечения Arduino для Linux включает версию библиотеки RXTX, исправленную для поиска этих устройств /dev/ttyACM*. Также есть пакет Ubuntu (для 11.04), который включает поддержку этих устройств. Однако, если вы используете пакет RXTX из своего дистрибутива, вам может потребоваться символическая ссылка с /dev/ttyACM0 на /dev/ttyUSB0 (например), чтобы последовательный порт появился в программном обеспечении Arduino.
Выполнить:
1sudo usermod -a -G tty yourUserName
2sudo usermod -a -G dialout yourUserName
Выйдите из системы и войдите снова, чтобы изменения вступили в силу.
Руководство по устранению неполадок
В Справочном центре Arduino вы найдете статьи с ответами на часто задаваемые вопросы и руководства по устранению большинства ошибок, с которыми вы можете столкнуться.
Вы можете использовать наш справочный центр, просматривая различные категории и вопросы, представленные в каждой из них, или выполнив поиск своей ошибки на вкладке поиска.
Копирование сообщения об ошибке
Поиск руководства по устранению ошибки
Форум поддержки
Если все равно не работает, можно обратиться за помощью на форум. Пожалуйста, включите следующую информацию:
- Ваша операционная система.
- Какая у вас доска. Если это плата Mini, LilyPad или другая плата, для которой требуется дополнительная проводка, приложите фотографию схемы, если это возможно.
- Была ли у вас когда-либо возможность загрузить на доску. Если да, то что вы делали с платой до того, как она перестала работать, и какое программное обеспечение вы недавно добавили или удалили со своего компьютера?
- Сообщения, отображаемые при попытке загрузки с включенным подробным выводом. Чтобы включить подробный вывод, установите флажок рядом с «Файл» > «Настройки» > «Показывать подробный вывод во время: > загрузки».
