Komme i gang med arduino uno: kontrollere LED med trykknapp

Navnet Arduino er vanligvis et slagord blant de fleste elektronikkstudenter eller hobbyfolk. Dens evne til å bygge ting raskere og billigere med en massiv online community-støtte har gjort det til et ideelt valg for mange mennesker som nettopp har begynt med elektronikk eller programmering. På grunn av det forenklede maskinvaredesignet og programmeringsmiljøet er det mulig selv for personer uten elektronikk eller informatikkbakgrunn å lære det enkelt. Så hva er egentlig denne Arduino? Hvordan kan du komme i gang med det? Hva kan du lage med det for å forbedre livsstilen din?

Alle disse spørsmålene vil bli prøvd å bli besvart i denne veiledningen når vi går gjennom. Vi vil sette opp Arduino IDE på din PC / bærbare datamaskin og laste opp et eksempel på blinkprogram til Arduino. Så vil vi også bygge en liten maskinvare ved hjelp av et brødbrett med en enkel krets som består av en bryter og LED og programmere Arduinoen vår i henhold til den. Høres interessant ut? !!

Hva er egentlig Arduino?

Før vi begynner å lære Arduino, bør vi først vite hva det er. Dette er viktig fordi det er en vanlig misforståelse blant mennesker at Arduino er en mikrokontroller. Dette er ikke sant, la oss gjøre det klart her at Arduino ikke er en mikrokontroller. Så hva er det?

Arduino er en åpen kildekode-utviklingsplattform som består av en brukervennlig maskinvare og et programmeringsmiljø. Her refererer den brukervennlige maskinvaren til Arduino UNO og programmeringsmiljøet refererer til Arduino IDE. Det er mange andre maskinvarekort enn Arduino UNO som Arduino Mega, nano, mini osv. Men for formålet med denne opplæringen vil vi holde oss til bare Arduino UNO. Arduino IDE er programvaren som vi skal programmere Arduino UNO-kortet med.

Sette opp Arduino IDE

Det første trinnet i prosessen vil være å sette opp Arduino IDE på din bærbare PC / PC. Instruksjonene nedenfor er bare for Windows-brukere, for andre plattformer er prosedyren nesten den samme. Hvis du får problemer, kan Mac-brukere og Linux-brukere bruke de respektive koblingene. Sørg også for at du har administratorrettigheter for datamaskinen for enkel installasjon.

Trinn 1: Last ned Arduino IDE fra det offisielle Arduino-nettstedet, ved å klikke på lenken nedenfor

Trinn 2: Dette laster ned en exe-fil, som vil være den siste Arduino IDE for din tid. Da jeg dokumenterer dette, er den nyeste versjonen Arduino-1.8.5 og størrelsen på filen er 90,4 MB. Det er en veldig god sjanse for at den ble oppdatert når du prøver dette.

Når nedlastingen er fullført, start exe-filen. Du kan bli bedt om administratorrettigheter, hvis du blir bedt om det, klikk på Ja.

Trinn 3: Klikk på "Jeg er enig" for å godta lisensavtalen til Arduino.

Trinn 4: Neste Under installasjonsalternativer, sørg for at alle avmerkingsboksene er merket av som vist nedenfor, og klikk deretter på neste.

Trinn 5: Nå må vi velge stedet der IDE skal installeres. Som standard blir den installert under Programfiler-katalogen på C-stasjonen. Det anbefales på det sterkeste å la det være slik og klikke på Installer

Trinn 5: Du bør se at IDE blir installert på datamaskinen din. Vent til fremdriftslinjen er fullført. Skjermen vil være omtrent slik vist nedenfor. Når den er fullført, vil den vise “fullført” og deretter klikke på lukkeknappen.

Trinn 6: Etter å ha lukket installasjonsprogrammet. Gå til skrivebordet ditt og finn Arduino exe-filen og start den. Det vil vise en oppstartsetikett og deretter åpne IDE med en minimumskode på som vist nedenfor

Koble Arduino-kortet til datamaskinen:

Når Arduino IDE er installert på datamaskinen vår, vil neste trinn være å koble Arduino UNO-kortet til datamaskinen vår. For å gjøre dette bruker du bare programmeringskabelen (blå farge) for å koble Arduino-kortet til USB-porten på datamaskinen.

Denne blå fargeprogrammeringskabelen har totalt tre funksjoner som er oppført nedenfor

1. Den gir den nødvendige strømmen til at Arduino UNO skal fungere, slik at du kan kjøre prosjektene dine bare ved å strømforsyne dem direkte via USB-kabelen

2. Den programmerer ATmega328-mikrokontrolleren på Arduino UNO-kortet. Programmet du skriver på IDE sendes til mikrokontrolleren gjennom denne kabelen

3. Den fungerer som en seriell kommunikasjonskabel; den kan snakke med datamaskinen gjennom seriell kommunikasjon som fungerer som et godt feilsøkingsverktøy. Du vil forstå mer om dette når vi graver dypt.

Når tavlen er slått på, vil du merke at en liten LED holder seg høy. Dette er for å indikere at kortet er forsynt med strøm. Du bør også legge merke til at en annen LED blinker på grunn av standard blinkprogrammet som allerede ble lastet opp av leverandøren på din Arduino UNO

Siden dette er første gang du kobler kortet til datamaskinen, kan det ta litt tid før driverne starter installasjonen automatisk. La oss sjekke om brettet ble oppdaget med hell av datamaskinen vår. For å gjøre dette søket etter “ Enhetsbehandling ” på datamaskinen din.

Etter at du har åpnet enhetsbehandling, vil et alternativ kalt " Ports (COM & LPT)" klikke på det og sjekke om kortet er oppført under det alternativet som vist nedenfor

Merk: Portnavnet til Arduino-kortet mitt har dukket opp som Arduino Uno, navnet på Arduino kan variere avhengig av kortleverandøren. Det kan være CCH450 eller noe sånt, så ikke bekymre deg for navnet på porten.

Hvis du ikke finner alternativet kalt " Ports (COM & LPT)" , betyr det at kortet ikke blir oppdaget. I så fall er det et driverproblem, så du må installere de riktige driverne manuelt for kortet ditt.

I noen tilfeller vil du finne mer enn en COM-port oppført under porter-delen, og du vil ikke vite hvilken som er for Arduino-kortet, siden navnet også vil være annerledes. I så fall er det bare å koble fra brettet og koble til igjen. Sjekk hvilken COM-port som forsvinner og vises igjen, denne COM-porten er din Arduino UNO.

Når du har funnet riktig COM-port noterer du COM-portnummeret til kortet ditt. Her for kortet mitt er COM-portnummeret 13. Dette tallet endres hver gang du endrer USB-porten som kortet er koblet til.

Laster opp blinkprogrammet

La oss nå laste opp vårt første program til Arduino-kortet gjennom Arduino IDE som vi nettopp lastet ned. Arduino IDE når den er installert kommer med noen eksempler på programmer som er veldig nyttige for nybegynnere. Så la oss åpne et av eksempelprogrammene ved å velge Fil -> Eksempler -> Grunnleggende -> Blink som vist nedenfor

Dette åpner Blink-programmet; Målet med programmet er å blinke Led på Arduino-tavlen. Når programmet er åpnet, må vi velge riktig tavle. For å velge tavlen vi bruker velger du Verktøy -> Tavler -> Arduino UNO / Genuino som vist nedenfor

Deretter må vi velge riktig COM-port for brettet vårt. Vi bemerket allerede at COM-porten for min Arduino var COM13. Det kunne ha vært annerledes for deg. For å velge Com-port velger du Verktøy -> Port -> COM13

Hvis alt er riktig, bør du legge merke til Arduino UNO på COM 13 som bunnen av skjermen. Etter å ha bekreftet det, klikk på opplastingsikonet (uthevet i blått) for å laste opp koden til tavlen som vist nedenfor

Når du har trykket på knappen, vil du legge merke til " Kompileringskisse ", og hvis koden er lastet opp vellykket, vil du se en melding som " Ferdig opplasting " som vist nedenfor

Det er det vi har lastet opp det første programmet til Arduino-styret med suksess. Men hva er det? Hva har vi gjort? Hva er resultatet av programmet? For å vite svaret på alle disse spørsmålene, la oss bygge en liten maskinvare ved hjelp av hvilken vi kan gløde en LED når en knapp trykkes og skrive programmet helt fra bunnen av.

Nødvendige materialer:

Materialene som kreves for dette prosjektet er

• Arduino UNO
• Programmeringskabel
• Trykknapp
• LED (hvilken som helst farge)
• 1k motstand
• Brødtavle
• Koble ledninger

Maskinvaretilkobling:

Det komplette tilkoblingsskjemaet for oppsettet er vist nedenfor. Du må bare følge figuren for å lage forbindelsene som sådan.

I maskinvaren vår er trykknappen inngang som er koblet til den andre pinnen på Arduino. Hvis du tar en nærmere titt, kan du legge merke til at den ene siden av knappen er koblet til bakken og den andre siden er koblet til pin nummer 2. Dette betyr at når vi trykker på knappen, vil pin nummer 2 være koblet til bakken

Deretter kobles LED-en til pin nummer 3 gjennom en motstand på 1k. Igjen er katodepinnen på ledningen (den kortsluttede pinnen) koblet til jord og anodepinnen (lengre pinne) er koblet til pinnen 3 gjennom en motstand. Denne motstanden kalles en strømbegrensende motstand, da den begrenser strømmen som strømmer gjennom lysdioden. Hvis denne strømmen ikke er begrenset, vil overstrøm strømme gjennom LED-en og skade den permanent.

Programmering av Arduino:

Nå som maskinvaren vår er klar, kan vi begynne å programmere Arduino UNO-kortet. Det komplette Arduino-programmet vil bli gitt på slutten av denne siden, lenger nedenfor går vi bare gjennom dem linje for linje.

For hvert Arduino-program bør det være to funksjoner etter obligatorisk. Disse to funksjonene er void setup () og void loop (), de kalles det absolutte minimum. Alt vi skriver i tomrumsoppsettet () vil bli utført en gang, og alt vi skriver i tomrumsløyfen vil bli utført om og om igjen. Begge funksjonene vises nedenfor, dette er hva du får når du velger Fil -> Ny .

ugyldig oppsett () { // legg oppsettkoden din her, for å kjøre en gang: } ugyldig sløyfe () { // legg hovedkoden din her, for å kjøre gjentatte ganger: }

La oss begynne å skrive program i setup () -funksjonen. Normalt vil pin-erklæringer gjøres inne i oppsett () -funksjonen. I maskinvaren vår må vi erklære at pin 2 er en inngangsstift og pin 3 er en utgangsstift. Dette kan gjøres med følgende linjer

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

Men vi har en liten endring her, siden pinnen 2 brukes som INNGANG, skal den aldri bli flytende. Det betyr at en inngangsstift alltid skal være koblet til + 5V eller til jord. I vårt tilfelle vil inngangen bare kobles til bakken hvis vi trykker på knappen, og hvis vi ikke trykker på knappen, vil den bli flytende. For å unngå dette bruker vi noe som kalles intern trekkmotstand. Denne motstanden er tilstede i ATmega 328 mikrokontroller, og du kan ikke se den. For å bruke denne motstanden, må vi bare skrive en linje på Arduino IDE.

Denne linjen vil koble pin nummer 2 + 5V gjennom en motstand, slik at den går høyt når den ikke er koblet til bakken. Så vi endrer nøkkelordet INPUT som INPUT_PULLUP som vist nedenfor

pinMode (2, INPUT_PULLUP);

Nå som vi er ferdige med vår oppsett () -funksjon, la oss gå til loop () -funksjonen. Her må vi sjekke om pinnen 2 er jordet (LAV), og hvis den er jordet, må vi få LED-lampen til å lyse ved å gjøre den pin3 HØY. Hvis ikke jordet (annet), må vi holde lysdioden slått av ved å gjøre pinnen 3 som LAV. La oss sette disse ordene i program som

hvis (digitalRead (2) == LOW) { digitalWrite (3, HIGH); } annet { digitalWrite (3, LAV); }

Her brukes begrepet digitalRead () for å lese statusen til en INPUT-pin. Hvis pinnen er koblet til jord, vil den returnere LAV, og hvis pinnen er koblet til + 5V, vil den returnere HØY.

Tilsvarende brukes begrepet digitalWrite () for å sette statusen til en OUTPUT-pin. Hvis vi setter pinnen som HØY, vil den gi + 5V som utgang, og hvis vi setter pinnen som LAV, vil den gi 0V ​​som utgang.

Så for vårt program, når vi trykker på knappen, vil pin 2 være jordet (LOW), så vi lager pin 3 til utgang + 5V (HIGH). Denne + 5V vil være nok til å slå på LED-lampen. Hvis denne betingelsen ikke er oppfylt, vil pin 3 gjøres til 0V (LAV) som til slutt vil slå av LED-lampen.

Det er det programmet vårt er komplett, la oss laste opp koden til Arduino-kortet vårt, akkurat som hvordan vi lastet opp blinkkoden ovenfor.

Bekrefte produksjonen vår:

Når vi har lastet opp koden til Arduino-kortet, er det på tide å verifisere utgangen av programmet vårt. Maskinvaretilkoblingen til Arduino-en min er vist nedenfor, for å verifisere utgangen, alt vi trenger å gjøre er å trykke på trykknappen og sjekke om LED-lampen tennes. Så når vi slipper den, skal lysdioden slås av.

Hvis du har problemer med å få dette arbeidet, kan du orientere problemet i kommentarseksjonen for å få hjelp. Eller du kan også bruke forumene for teknisk hjelp. Håper du forsto opplæringen og gjorde ditt første babytrinn med Arduino. Når du blir komfortabel med denne grunnleggende, kan du dykke dypt for å utforske Arduino mye mer.

Etter å ha kjent det grunnleggende om Arduino, kan du prøve å grensesnitt de grunnleggende komponentene som 16x2 LCD, DC-motor, servomotor, tastatur osv.

Sjekk også alle våre Arduino-opplæringsprogrammer og -prosjekter.