thư mục
Bây giờ bạn có thể biến bất cứ thứ gì thành một chiếc máy tính. Nếu bạn thấy một ngườiđèn ledHoặc..hiển thị lcdai đó có thể dùng bàn phím để đặt máy tính xách tay vào thiết bị. Một vài trong số đó thậm chí có sáu, bảy hoặc nhiều hơn những chiếc máy vi điều khiển nhỏ hơn.
Arduino là loại được ưa chuộng nhất. Nếu bạn muốn tạo ra một thiết bị điện tử với một máy tính bên trong, bạn phải hiểu chúng là gì và chúng hoạt động như thế nào.
và chỉ khi đó bạn mới có thể đi từ điểm Abảng mạch inmua sắm và bắt đầu dự án của bạn.
Arduino là gì?
Các máy tính bộ điều khiển nhỏ này thường được gọi là các bộ điều khiển nhúng hoặc các đơn vị bộ điều khiển vi mô (MCU). Chúng là những hệ thống máy tính đầy đủ với tất cả mọi thứ mà bạn có thể tưởng tượng. Cả hai đều có một bộ xử lý trung tâm để thực hiện các chương trình, bộ nhớ RAM tạm thời, một hệ thống lưu trữ vĩnh việc và các cổng thiết bị ngoại vi và thiết bị phụ.
Vi điều khiển là các máy tính chuyên dụng, được xây dựng và thiết kế để thực hiện một vài công việc cụ thể. Hầu hết các thiết bị này chỉ chạy một chương trình đơn được lưu trữ trong ROM. tuy nhiên, bạn cũng có thể kết nối các bộ nhớ bên ngoài với chúng. dù sao đi nữa, chúng đều được coi là thiết bị điện năng thấp, và đó là điều hấp dẫn của chúng. bạn có thể chạy bằng pin.
arduino chỉ là một phiên bản mã nguồn mở của vi điều khiển. nó là một bo mạch phát triển phần cứng mà bạn có thể sử dụng để thiết kế và xây dựng các thiết bị của bạn. Arduino là sự lựa chọn hoàn hảo cho người thợ nồi, người nghiệp dư và nhà sản xuấtKiểu thiết kế bảng mạchvà các công ty sản xuất và cộng đồng các nhà phát triển sử dụng chúng. Vì vậy, bạn có thể tìm thấy chúng trong gần tất cả các cửa hàng hoặc thư mục linh kiện điện tử hoặc PCB.
nền tảng này có thể được lập trình vật lýbảng mạch điện tửcác bộ điều khiển vi mạch và phần mềm hoặc ide (môi trường phát triển tích hợp) được sử dụng để tạo các chương trình chạy. Arduinos rất phổ biến với các nhà phát triển mới, nó không cần thiết bị lập trình riêng biệt và do đó dễ sử dụng hơn so với các bộ vi điều khiển khác trên thị trường. nó thậm chí còn sử dụng một phiên bản đơn giản của c + +lập trình; biên soạnlàm cho việc lập trình trở nên dễ dàng và đơn giản.
1.1 Arduino được làm từ gì?
Là một bộ vi điều khiển, bo mạch Arduinos đi kèm với một số thành phần và giao diện được cài đặt sẵn trên một bảng mạch in (PCB). các cấu phần này được thiết lập với các đặc điểm chuẩn để làm cho vi điều khiển sử dụng dễ dàng hơn.
các thành phần cơ bản
Mặc dù thiết kế đã thay đổi trong những năm qua, bộ dụng cụ Arduinos cơ bản bao gồm các thành phần sau:
các đầu nối chân
Các chân này được sắp xếp theo một cách cụ thể cho phép bạn kết nối MCU với các bảng mạch khác của thiết bị tùy chỉnh. Chúng cũng cho phép bạn kết nối các bo mạch phụ gắn kèm, được biết đến những bo mạch che khuất, với thiết bị. Có hai kiểu chân:
Con sốcó thể được bật hoặc tắt các đầu nối vào/ xuất một trạng thái (i/ o). hầu hết các arduinos đều có 14 chân số
Mô phỏngcác đầu nối đa trạng thái có thể đọc một loạt các giá trị. Bạn có thể sử dụng chúng cho các điều khiển chi tiết hơn. thông thường là 6 người.
mặt đấtba chân được đánh dấu là gnd cho phép bạn kết nối thiết bị.
sức mạnhbốn chân 5 volt và năm chân 3 volt để cung cấp tín hiệu điện cho các thiết bị phụ và các thiết bị phụ.
điều chỉnh chiều rộng xung(PWM) – Tám chân kỹ thuật số hoạt động như các đầu nối PWM. chúng có thể mô phỏng các tín hiệu đầu ra mô phỏng cho các ứng dụng như đèn led
tham chiếu mô phỏng(AREF) – Đôi khi được sử dụng để điều chỉnh điện áp bên ngoài, nhưng chín chân này hiểu không được sử dụng.
các đầu nối nguồn
Khe cắm này cung cấp nguồn điện cho thiết bị và tạo nguồn điện áp thấp cho các bộ phận như đèn LED,cảm biếnvà các phần khác. Bạn có thể sử dụng các đầu nối với một bộ điều hợp xoay chiều hoặc một pin nhỏ.
bộ xử lý chính
cpu vi điều khiển là cốt lõi của nền tảng. Nó cho phép Arduino thực hiện các lệnh và đưa ra các quyết định dựa trên các input khác nhau và các chương trình đang chạy. Chit chính xác sẽ khác nhau giữa các loại Arduinos khác nhau, nhưng hầu hết các bộ phận cung cấp các chipset Atmel với các bộ nhớ khác nhau trên bo mạch. Các kiểu bộ xử lý thông thường bao gồm:
ATmega8
ATmega168
ATmega328
ATmega1280
ATmega2560
Khe cắm nối tiếp nối tiếp
Hầu hết các bo mạch chủ Arduino đi kèm với một cổng USB tiêu chuẩn cho phép bạn kết nối MCU vào máy tính để tải các chương trình mới. Trên một số bo mạch, cổng USB cũng hoạt động như một đầu nối nguồn.
Nút phục hồi
bo mạch arduino cũng bao gồm một nút đặt lại. việc bấm vào nút sẽ khởi động lại pin. nó sẽ khởi động lại bất kỳ mã nào đang chạy. Đây là lựa chọn lý tưởng nhất khi bạn muốn kiểm tra một cái gì đó, nhưng chương trình của bạn không có tính năng khởi động lại.
đèn led nguồn điện
Một số Arduino MCU có đèn LED cho biết thiết bị có được bật hay không. thông thường, khi bạn kết nối thiết bị với nguồn điện, đèn led sẽ sáng lên. nếu đèn này không sáng, có thể có vấn đề.
tín hiệu phát ra và nhận tín hiệu led
Các đèn LED này được đánh dấu là TX (bán) và RX (được nhận) và hiển thị hoạt động giao tiếp nối tiếp. Khi các thiết bị nhận hoặc truyền dữ liệu, chúng cung cấp các manh mối thị giác tinh tế.
bộ điều chỉnh áp suất
Mặc dù người dùng không thể lập trình bo mạch Arduino, nó được trang bị một bộ điều chỉnh điện áp. bộ điều chỉnh điều khiển số lượng điện thông qua bảng mạch. tất nhiên, nó có giới hạn, nhưng hầu hết các dự án sẽ không vượt quá 20 volt.
1.2 Phụ kiện và phụ kiện Arduino
Tất cả các MCU Arduino đi kèm với các thành phần trên, nhưng chúng không phải là thành phần điện tử duy nhất bạn có thể sử dụng với nền tảng. những tấm này phù hợp với tất cả các tiêu chuẩn ieee và iso. Vì vậy, bạn có thể sử dụng bất kỳ thành phần có sẵn nào để làm cho dự án Arduino của bạn hữu ích. Tuy nhiên, các thông số kỹ thuật của nền tảng Arduinos yêu cầu một số plug-in tương thích với nền tảng. Vì lý do này, hầu hết các nhà cung cấp Arduinos cũng được trang bị một số cảm biến Arduino và lá chắn. không có chúng, không có dự án arduino nào là hoàn chỉnh.
cảm biến
Bạn có thể sử dụng một chút mã để cho Arduinos điều khiển và tương tác với một loạt các cảm biến.
hầu hết các nhà cung cấp arduino cung cấp các cảm biến để đo lường:
ánh sáng
nhiệt độ
… mức độuốn cong
áp lực
Gần
tăng tốc
carbon monoxide
phóng xạ
độ ẩm
áp suất khí quyển
bảng thử nghiệm arduino
bạn cũng có thể nhận được bảng kiểm tra không hàn cho dự án của bạn. Bảng mạch này cho phép bạn tạo ra các nguyên mẫu và thử nghiệm thiết kế mạch và bố trí của bạn mà không cần phải vĩnh viễnHướng các cấu phần vào một PCBvâng. bạn có thể thử nghiệm và kiểm tra bố trí và các ý tưởng thiết kế của bạn. bảng kiểm tra không có bộ điều hợp nguồn. Do vậy, bạn phải sử dụng các khe cắm để cung cấp điện cho bo mạch chủ của bạn.
Được không
mảnh ghép cuối cùng của câu đố arduino là khiên arduino. Các bảng phụ được cài đặt sẵn trên cùng của bo mạch Arduino chính để cung cấp thêmkhả năng.
Một số chặn năng thông thường bao gồm
điều khiển động cơ
kết nối internet
mạng di động và điện thoại di động và truyền thông
các bộ điều khiển màn hình lcd
Các nhà phát triển Arduino sử dụng môi trường phát triển tích hợp Arduino chính thức (IDE) để viết các chương trình Arduino của họ. IDE mã nguồn mở dựa trên Java có thể chạy trên tất cả các nền tảng chạy Windows, Mac và Linux. Nó cung cấp cho bạn một môi trường độc đáo để viết và kiểm tra mã, viết mã bằng ngôn ngữ lập trình xử lý trước khi bạn tải mã lên thiết bị.
Arduino Uno – Arduino nổi tiếng nhất
Bởi vì không có hai dự án giống nhau, nhóm Arduino đã phát hành một số thông số kỹ thuật cho loại bo mạch Arduino. Arduino Uno là một trong những loại bo mạch nổi tiếng nhất.
Một sự lựa chọn tuyệt vời cho người mới bắt đầu, Arduino Uno MCU $ 22 là một bo mạch chủ trần. Nó chỉ đi kèm với các thành phần cơ bản, nhưng nó cho phép bạn thiết kế dự án theo cách riêng của bạn. Máy tính bảng 68.5×53.4mm này có trọng lượng 25g, rất nhẹ và phù hợp với khung.
Phiên bản hiện tại của Arduino Uno R3 được trang bị:
Bộ vi xử lý ATmega328P
14 chân nhập/ xuất kỹ thuật số
6 đầu ra PWM
đèn led bên trong (được nối vào chân 13)
5 V, 3,3 V và điện áp đầu ra chân
6 chân giả lập
giao diện bus nối tiếp chung
các ổ cắm điện
Nút phục hồi
điện áp hoạt động 5 volt
32 KB RAM Flash
2 KB SRAM và 1 KB EEPROM
Uno có thể không phải là bo mạch Arduino đầu tiên, nhưng nó được sử dụng nhiều nhất. Nó cũng là sản phẩm được tài liệu nhiều nhất, với rất nhiều lợi ích và các diễn đàn dự án trên Internet.
Arduino Mega – MCU cho các dự án lớn
Arduino Mega bao gồm bốn Uno MCU trong một, là lý tưởng cho các dự án lớn của bạn. Mega được cung cấp bởi Atmel ATmega2560 chip, cung cấp bốn cổng nối tiếp, một cổng USB riêng biệt cho nguồn điện và giao diện máy tính. Nó thậm chí đi kèm với một bộ xử lý ATmega16U2 dành riêng cho các cổng USB bổ sung. bạn cũng có thể sử dụng pin để cung cấp năng lượng cho mcu.
Mega sở hữu:
54 chân đầu vào/ đầu ra kỹ thuật số, 14 chân tương thích PWM
16 chân I/ O giả lập
giao diện bus nối tiếp
các ổ cắm điện
Nút phục hồi
Mega nhiều chân tạo ra bảng mạch điện tử. Bạn có thể sử dụng chúng trong các dự án cần nhiều kết nối I/O kỹ thuật số, LED hoặc nút.
Phần còn lại của Mega MCU đến từ bộ xử lý của nó. Bộ vi xử lý ATmega2560 có thể làm bất cứ điều gì bạn có thể ném vào nó. Nó có tốc độ đồng hồ 16 MHz, 256 KB Flash, 8 KB SRAM và 4 KB EEPROM. Tất cả những điều này làm cho Arduino Mega trở thành lựa chọn hàng đầu cho các máy in 3D và robot.
Arduino ESP8266 làm cho dự án của bạn không dây
không có bo mạch arduino nào có mạng không dây. và bạn sẽ không tìm thấy nó trên bất kỳ tấm khiên nào có thể. Nếu bạn muốn làm cho dự án của bạn không dây, bạn sẽ cần một mô-đun Wi-Fi Arduino ESP8266.
Mặc dù có các mô-đun được cập nhật, nhưng ESP2866 là nguyên bản. Nó có thể không hoạt động như một MCU độc lập, nhưng dự án của bạn cần một trong thị trường di động ngày nay.
nhưng nó mang lại một số kết nối không dây tốt. Các bo mạch này có các pin nguồn điện, truyền tín hiệu và nhận tín hiệu để kết nối các chức năng này với Arduino chính của bạn, cũng như một pin công tắc, chip-control off (CH_PD). bạn cũng có một reset và hai pin dữ liệu gpi.
có một nhược điểm. ESP8266 yêu cầu tín hiệu điện 5V. nó không hoạt động với chuẩn arduino 3. 5 volt.
hệ thống con và khung arduino pwm
5.1 Arduino PWM
PWM là mô phỏng một tín hiệu mô phỏng bằng cách sử dụng các tín hiệu sóng vuông với tần số và độ rộng khác nhau. Nền tảng Arduino sử dụng các tín hiệu này để điều chỉnh các mạch tương tự thông qua đầu ra kỹ thuật số của nó.
nền tảng arduino pwm không phải là một phần cứng độc lập. tất cả các bo mạch arduino đều có hệ thống gọi bên trong. bạn phải viết một chương trình để sử dụng chúng. lệnh này tạo ra một sóng vuông bằng một chân tương thích.
5.2 Arduino Nano – Tốt cho các thiết bị và dự án nhỏ
Là phiên bản nhỏ nhất của nền tảng Arduino, Arduino Nano cung cấp
Nano được trang bị:
14 chân I/O kỹ thuật số và 6 chân PWN tương thích
8 chân giả lập
điện áp hoạt động 5 volt
Nút phục hồi
giao diện bus nối tiếp
Cổng Nối Tiếp
32 kb bộ nhớ flash
8KB SRAM
1 KB EEPROM
Mặc dù quy mô lớn, Nano hoạt động tốt trong các loại dự án sau:
các hệ thống nhúng
tự động hóa
robot học
điều khiển hệ thống
sử dụng các thiết bị
Tại sao lại chọn Arduino thay vì Raspberry Pi?
Nền tảng Arduino không phải là MCU duy nhất trên thị trường. Nhiều MCU khác cung cấp các tính năng tương tự là Arduino, bao gồm Raspberry Pi. tuy nhiên, pi và arduino là những sản phẩm rất khác nhau.
Trước hết, Raspberry Pi là một chiếc máy tính hoàn chỉnh. Arduino thì không. một chiếc máy tính nhỏ chỉ là một phần nhỏ của một chiếc máy tính. Do đó, nền tảng Arduino chỉ cung cấp một phần nhỏ của những gì PI có thể cung cấp. ví dụ, nó chỉ có thể chạy các ứng dụng nhỏ, không phải hệ điều hành máy tính đầy đủ.
2.1 Lợi thế và nhược điểm của Arduino
Điều đó không có nghĩa là Arduino vô dụng. nó rất phù hợp với các dự án điện tử mà không cần một máy tính chạy đầy đủ. Bạn có thể kết nối nó trực tiếp với các bộ phận và cảm biến của bạn, hầu như không cần thiết lập ngay lập tức.
Arduino có thể làm được điều này vì cách hoạt động của firmware Arduino. firmware là phần mềm cốt lõi của dòng bo mạch arduino. Nó cũng liên lạc với máy tính của bạn qua USB, cho phép bạn truy cập vào tất cả các tính năng lập trình của nó. bạn có thể thay đổi firmware bất cứ lúc nào, nhưng bạn không bao giờ phải làm như vậy. bạn thậm chí không cần phải khởi động lại nó. một khi bạn đã tải lên mã của bạn, bạn có thể chạy nó ngay lập tức ở bất cứ đâu. không cần bàn phím, màn hình hoặc các phương pháp chọn ứng dụng. hội đồng sẽ hoàn thành nhiệm vụ mà anh đã giao cho nó.
6.2 Raspberry Pi là một máy tính hoàn chỉnh
Ngược lại, Raspberry Pi là một máy tính đầy đủ tính năng. nó cần một hệ điều hành để chạy, và điều này cần phải được khởi động lại để hoạt động. nó không có bộ nhớ bên trong. Bạn phải cung cấp một card micro-SD bên ngoài để lưu các chương trình mà bạn muốn chạy. tuy nhiên, nó có ethernet tích hợp để bạn có thể cập nhật phần mềm mà không cần phải xóa thẻ.
Pi chạy trên CPU Broadcom Arm-v6 với bộ nhớ và bộ xử lý đồ họa HDMI. Bo mạch này cũng hoạt động tốt với bàn phím và chuột, cho phép tải các biến thể Linux, vì vậy không ai biết bạn đang sử dụng một máy nhỏ như vậy để điều khiển tất cả mọi thứ. Đó là sức mạnh của nó. Nền tảng hoàn hảo cho các dự án yêu cầu tương tác người dùng đầy đủ và tất cả khả năng xử lý.
tuy nhiên, khả năng này làm cho pi không phù hợp với các dự án nhỏ hơn. Ví dụ, bạn cần chèn mộtphát sáng trên bảng Arduinonó chỉ sử dụng 8 dòng mã. Ngoài mã, Pi cần thêm các thư viện để khởi động, miễn là bạn đã cài đặt hệ điều hành trên bo mạch chủ của bạn.
Điều đó không có nghĩa là bạn không thể sử dụng Raspberry Pi và Arduino cho cùng một loại dự án. Bạn có thể cài đặt các thư viện framework, cung cấp cho Pi các tính năng tương tự như Arduino. Chỉ cần sử dụng Pi trong các dự án sẽ tốn nhiều thời gian và nỗ lực hơn.
Arduino cũng có một cộng đồng phát triển lớn hơn. Là nền tảng dự án điện tử phổ biến nhất, Arduino cung cấp nhiều hướng dẫn cho người mới bắt đầu để giúp bạn bắt đầu.
Dù sao đi nữa, bạn sẽ không bao giờ cầntừ hai tấm nàyvâng. họ đã làm việc rất tốt. Với các phụ kiện phù hợp, Arduino của bạn có thể trở thành bảng mở rộng phụ cho Raspberry Pi của bạn, cho phép hai thẻ truy cập vào các tính năng của nhau.
kết luận
Arduino là một chuỗi nền tảng microcontroller được thiết kế cho các dự án điện tử của bạn. Những thứ này chỉ dùng một lầnBo mạch chủ có tất cả mọi thứ bạn cầntự động hóa dự án của bạn. bạn phải cắm nó vào máy tính, tạo ra một số mã và chạy nó. nó sẽ làm phần còn lại.
để có một hoặc bất cứ thành phần nào khác cho dự án của bạn,tiếp xúcHãy báo cho chúng tôi ngay lập tức. đại diện của chúng tôi hiểu arduino và sẵn sàng giúp bạn quyết định bo mạch chủ và plug-in nào phù hợp với bạn. Chúng tôi thậm chí có thể giúp bạn có được các bộ phận cần thiết để kết nối Arduino với Raspberry Pi, đưa thiết bị của bạn lên một tầm cao mới.