Zawartość
- Co to jest mikrokontroler?
- Zastosowania mikrokontrolera
- Przykłady mikrokontrolerów
- Co to jest Arduino?
- Do czego można wykorzystać płytkę Arduino?
- Projekty mikontrolerów - programowanie płytki Arduino
- Prosty szkic Arduino
- Który Arduino kupić?
- Dostępne są inne płyty Arduino
- Pytania i Odpowiedzi
Eugene jest wykwalifikowanym inżynierem ds. Sterowania / oprzyrządowania Bsc (inż.) I pracował jako twórca elektroniki i oprogramowania dla systemów SCADA.
Co to jest mikrokontroler?
Prawdopodobnie masz ich dużo w swoim domu, chociaż o tym nie wiesz! Mikrokontroler to rodzaj komputera w postaci układu scalonego (IC) lub „chipa”, który jest często używany w domowych urządzeniach zawierających obwody elektroniczne. Zapewne słyszałeś o mikroprocesorach, np. Intel Pentium, które są używane jako CPU (Central Processing Unit), czyli „mózg” komputera. Mikroprocesory to układy scalone, które przetwarzają instrukcje w programie komputerowym, wykonują obliczenia i wysyłają dane do iz pamięci i dysku. Mikrokontroler to specyficzny rodzaj mikroprocesora. Różni się od zwykłego mikroprocesora w następujący sposób:
- Posiada wbudowane funkcje „I / O” (wejście / wyjście). Dzięki temu może odczytywać i zapisywać wartości / stany cyfrowe i analogowe oraz łączyć się bezpośrednio z „prawdziwym światem”. Mikrokontroler w przeciwieństwie do mikroprocesora może łączyć się bezpośrednio z przełącznikami, przyciskami, wyświetlaczami LCD, diodami LED, przekaźnikami i portami szeregowymi
- Mikrokontrolery są zwykle używane do wykonywania określonych zadań w sprzęcie o niskim lub średnim stopniu złożoności. Kontrastuje to z potężnymi mikroprocesorami obliczającymi liczby używane w komputerach PC, które obsługują różnorodne aplikacje.
- Mikrokontrolery są często wykorzystywane w urządzeniach przenośnych zasilanych bateriami, np. aparaty cyfrowe. Dlatego często mają małą moc przy niewielkim poborze prądu (w przeciwieństwie do radiatora, chłodzonego wentylatorem mikroprocesora w komputerze stacjonarnym)
- W porównaniu z mikroprocesorem w komputerze PC, pamięć RAM w mikrokontrolerze może zwykle wynosić od 64 k do zaledwie 1 k
- Program w mikrokontrolerze jest zwykle przechowywany w pamięci EPROM lub EEPROM. Jest to rodzaj nieulotnej (program nie znika po wyłączeniu urządzenia) pamięci, która może być w sposób ciągły kasowana i przepisywana.
Zastosowania mikrokontrolera
Wiele urządzeń korzysta z mikrokontrolerów. Kilka przykładów:
- Alarmy antywłamaniowe zawierają chip mikrokontrolera, który jest podłączony do klawiatury, wyświetlacza i wejść czujnikowych / stykowych. Mikrokontrolery są na ogół samodzielnymi układami scalonymi z jednostką ALU (Arithmetic Logic Unit), pamięcią i I / O zawartymi w jednym układzie scalonym
- Starsze pralki automatyczne wykorzystywały przełącznik krzywkowy do sekwencjonowania operacji podczas cyklu prania. To był dość skomplikowany przełącznik i został zamontowany na końcu trzonka pokrętła, którym wybieraliśmy program prania. Nowsze maszyny używają mikrokontrolera do sekwencjonowania operacji. Inne urządzenia, takie jak kuchenki mikrofalowe i zmywarki, mogą zawierać mikrokontroler
- Telewizory używają mikrokontrolerów do obsługi wyboru kanałów i odczytywania stanu przycisków telewizora
- Mikrokontrolery służą do sterowania silnikiem i wyświetlania informacji na desce rozdzielczej (desce rozdzielczej) pojazdów
- Kamery cyfrowe wykorzystują mikrokontrolery do obsługi wejścia z przycisków, sterowania przechwytywaniem i wyświetlaniem obrazu.
Przykłady mikrokontrolerów
Niektóre powszechnie używane mikrokontrolery:
- Zilog Z8
- Intel 8051
- Texax Instruments TIMSP430
- Atmel AVR
Co to jest Arduino?
Arduino to platforma sprzętowo-programowa typu open source oparta na mikrokontrolerach Atmel. Open source oznacza, że schematy obwodów i kod źródłowy oprogramowania używanego w projektach są swobodnie dostępne i mogą być modyfikowane przez entuzjastów.Płytki rozwojowe Arduino z ich analogowymi i cyfrowymi wejściami i wyjściami są idealne dla artystów, projektantów i hobbystów elektroniki, którzy chcą złożyć system bez konieczności posiadania ogromnej wiedzy na temat projektowania cyfrowego. Sygnały wejściowe i wyjściowe są udostępniane na płytce Arduino za pomocą rzędów złączy żeńskich, do których można wpiąć poszczególne przewody lub złącza typu single in line (SIL).
Płytka rozwojowa Arduino będzie miała co najmniej:
- 9 cyfrowych pinów, które mogą być kanałami wejścia / wyjścia. Niektóre z nich można ustawić jako wyjścia PWM (modulacja szerokości impulsu). Sygnał PWM to fala prostokątna, której szerokość impulsu można zmieniać. PWM jest używany do sterowania prędkością i położeniem silników i serwonapędów w robotyce i aplikacjach zdalnego sterowania
- 4 analogowe kanały wejściowe.
- Co najmniej jeden port szeregowy, który można również wykorzystać do pobrania kodu do Arduino
Niektóre karty mają również szereg analogowych kanałów wyjściowych.
Istnieje wysoki stopień elastyczności, jeśli chodzi o funkcję pinów, z których niektóre można skonfigurować jako analogowe lub cyfrowe. Piny cyfrowe można skonfigurować jako wejście lub wyjście.
Płytki Arduino wykrywają otoczenie, gdy otrzymują dane wejściowe z czujników podłączonych do tych wejść analogowych i cyfrowych. Mogą również sterować elementami wykonawczymi, takimi jak silniki, sygnalizatory akustyczne i zawory elektryczne, lub włączać diody LED, lampy lub inne urządzenia wskazujące. Zdolność wyjściowa wyjść jest ograniczona, więc zwykle tranzystory, FETS lub przekaźniki muszą być używane między pinem wyjściowym Arduino a urządzeniem sterowanym. Wyjście może jednak bezpośrednio sterować diodami LED.
Złącza na płycie są rozmieszczone w standardowy sposób tarcze można podłączyć. Shieldy to moduły z dedykowaną funkcją (np. Wyjście na podczerwień, bluetooth, GSM, WIFI, Ethernet, sterowanie włączaniem / wyłączaniem silnika za pomocą przekaźników, sterowanie silnikiem krokowym). W zależności od typu osłon, może być możliwe ułożenie kilku osłon jedna na drugiej i zaadresowanie ich indywidualnie nad literą I.2C, magistrala szeregowa.
Ponieważ kod i sprzęt Arduino są open source, programiści zewnętrzni stworzyli klony oficjalnych płyt Arduino.
Płytki Arduino mają od 32 do 512k pamięci flash, którą można wykorzystać do przechowywania programów.
Do czego można wykorzystać płytkę Arduino?
Płytka Arduino może być używana do robienia wielu fajnych rzeczy. Możesz łatwo dodać wyświetlacze LCD, klawiaturę lub siedmiosegmentowe moduły wyświetlaczy i szybko zbudować prosty system. Wiele informacji i bibliotek jest dostępnych na stronie Arduino.cc. Możesz zaprojektować własny dodatek do elektroniki lub użyć osłon do zbudowania systemu modułowego. Arduino ze względu na swoją wszechstronność może być używane do prostych, przyziemnych zadań lub złożonych aplikacji. Przykładem prostego zastosowania byłaby możliwość włączenia urządzenia, gdy temperatura w pomieszczeniu spadnie poniżej określonego poziomu. Nie byłoby zbyt trudno rozszerzyć tę aplikację i dodać moduł GSM, który mógłby wysłać wiadomość tekstową, gdy to nastąpi. Płytki Arduino można wykorzystać do wdrożenia złożonego systemu automatyki domowej, którym można sterować za pomocą smartfona. Są również używane przez entuzjastów jako urządzenie do przetwarzania i sterowania w robotach, a dostępne są zestawy do budowy prostego robota kołowego.
Projekty mikontrolerów - programowanie płytki Arduino
Płytki Arduino są programowane w C, a funkcje wysokiego poziomu są dostarczane jako standard do odczytu i zapisu do pinów analogowych i cyfrowych oraz portów szeregowych. Kod źródłowy jest znany jako "naszkicować". Dostępne są również standardowe biblioteki do zadań, takich jak wyprowadzanie na panel LCD lub komunikacja z modułem GSM. Wiele innych bibliotek i kodu zostało stworzonych przez entuzjastów i jest dostępnych na stronie Arduino.
Na stronie Arduino dostępny jest podstawowy edytor / kompilator kodu, który można wykorzystać do tworzenia programów. Jednak edytor jest w zasadzie taki sam jak Wordpad i nie zapewnia podświetlenia oznaczonego kolorami ani zaawansowanych funkcji debugowania. Atmel Studio, okrojona, dostosowana wersja Visual Studio jest alternatywą, która zapewnia te funkcje.
Programy są ładowane na płytkę Arduino za pomocą portu szeregowego lub połączenia USB. Następnie bootloader ładuje program do pamięci podczas resetowania, więc zewnętrzny programator nie jest wymagany.
Prosty szkic Arduino
// Prosty szkic napisany w C, który można uruchomić na // płycie Arduino // Prosty program do odczytania znaku z portu szeregowego, odtworzenia // go z powrotem do zdalnego terminala i flashowania diody LED void setup () {Serial .begin (9600) // Otwórz port z prędkością 9600 bodów pinMode (13, OUTPUT) // Ustaw pin 13 jako wyjście} void loop () {char character; if (Serial.available ()) // jeśli w buforze odbiorczym znajdują się dane ..... {znak = Serial.read (); // przeczytaj znak Serial.write (znak); // echo znaku do portu szeregowego // Zapalenie diody LED digitalWrite (13, HIGH); // włącz diodę LED podłączoną do pinu 13 opóźnienie (50) // opóźnienie 50 mS digitalWrite (13, LOW); // wyłącz diodę LED podłączoną do pinu 13}
Który Arduino kupić?
Dla dzieci i absolutnie początkujących polecam zestaw Grove Beginner Kit od Seeed Studio umożliwiającego sprzęt IoT - jest to płyta kompatybilna z Arduino Uno typu all-in-one z 10 czujnikami i 12 projektami. Co ciekawe, płytka jest dostarczana z wyłamywanymi sekcjami dla każdego przetwornika, które można odłączyć w razie potrzeby. Dostarczane są kable rozruchowe do podłączenia płyty głównej sterownika do każdej sekcji przetwornika:
Przetworniki obejmują:
Czujniki
- Czujnik światła
- Czujnik dźwięku
- Czujnik temperatury i wilgotności
- Czujnik ciśnienia powietrza
- Akcelerator 3-osiowy.
Siłowniki
- DOPROWADZIŁO
- Brzęczyk
- Wyświetlacz OLED
- Przycisk
- Potencjometr obrotowy
Mniejsza deska, która zmieści się w ciasnych przestrzeniach, np. urządzenia przenośne to Seeeduino XIAO. Posiada 11 pinów cyfrowych / analogowych, 10 pinów PWM, 1 wyjście DAC, 1 interfejs I2C, 1 interfejs UART i 1 interfejs SPI. Pierwszą płytką Arduino, którą kupiłem, była Arduino Leonardo. Posiada niewielką liczbę wejść / wyjść, w tym 20 cyfrowych portów I / O, siedem kanałów PWM, dwanaście 12-bitowych analogowych kanałów wejściowych i pięć analogowych kanałów wyjściowych. Nagłówki są przylutowane do płytki, ale możesz znaleźć wersję bez nich, jeśli potrzebujesz więcej miejsca. Oprócz płytki Arduino potrzebujesz sposobu wyświetlania informacji, takich jak zmierzone wartości z czujnika, wpisywany tekst lub komunikaty o stanie. Dwa przydatne moduły to: Ten artykuł jest dokładny i zgodny z najlepszą wiedzą autora. Treści służą wyłącznie do celów informacyjnych lub rozrywkowych i nie zastępują osobistych porad ani profesjonalnych porad w kwestiach biznesowych, finansowych, prawnych lub technicznych. Pytanie: Jak mogę dowiedzieć się więcej o programowaniu płyty Arduino? Odpowiedź: Dobrym miejscem do rozpoczęcia jest strona internetowa Arduino „Getting Started”: https://www.arduino.cc/en/Guide/HomePage
Dostępne są inne płyty Arduino
Płytką z łącznością WIFI dla projektów Internetu rzeczy jest Arduino MKR1000
Pytania i Odpowiedzi
