» представляет учебный курс «Arduino для начинающих». Серия представлена 10 уроками, а также дополнительным материалом. Уроки включают текстовые инструкции, фотографии и обучающие видео. В каждом уроке вы найдете список необходимых компонентов, листинг программы и схему подключения. Изучив эти 10 базовых уроков, вы сможете приступить к более интересным моделям и сборке роботов на основе Arduino. Курс ориентирован на новичков, чтобы к нему приступить, не нужны никакие дополнительные сведения из электротехники или робототехники.

Краткие сведения об Arduino

Что такое Arduino?

Arduino (Ардуино) — аппаратная вычислительная платформа, основными компонентами которой являются плата ввода-вывода и среда разработки. Arduino может использоваться как для создания автономных интерактивных объектов, так и подключаться к программному обеспечению, выполняемому на компьютере. Arduino как и относится к одноплатным компьютерам.

Как связаны Arduino и роботы?

Ответ очень прост — Arduino часто используется как мозг робота.

Преимущество плат Arduino перед аналогичными платформами — относительно невысокая цена и практически массовое распространение среди любителей и профессионалов робототехники и электротехники. Занявшись Arduino, вы найдете поддержку на любом языке и единомышленников, которые ответят на вопросы и с которым можно обсудить ваши разработки.

Урок 1. Мигающий светодиод на Arduino

На первом уроке вы научитесь подключать светодиод к Arduino и управлять его мигать. Это самая простая и базовая модель.

Светодиод — полупроводниковый прибор, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Урок 2. Подключение кнопки на Arduino

На этом уроке вы научитесь подключать кнопку и светодиод к Arduino.

При нажатой кнопке светодиод будет гореть, при отжатой – не гореть. Это также базовая модель.

Урок 3. Подключение потенциометра на Arduino

В этом уроке вы научитесь подключать потенциометр к Arduino.

Потенциометр — это резистор с регулируемым сопротивлением. Потенциометры используются как регуляторы различных параметров – громкости звука, мощности, напряжения и т.п. Это также одна из базовых схем. В нашей модели от поворота ручки потенциометра будет зависеть яркость светодиода.

Урок 4. Управление сервоприводом на Arduino

На этом уроке вы научитесь подключать сервопривод к Arduino.

Сервопривод – это мотор, положением вала которого можно управлять, задавая угол поворота.

Сервоприводы используются для моделирования различных механических движений роботов.

Урок 5. Трехцветный светодиод на Arduino

На этом уроке вы научитесь подключать трехцветный светодиод к Arduino.

Трехцветный светодиод (rgb led) — это три светодиода разных цветов в одном корпусе. Они бывают как с небольшой печатной платой, на которой расположены резисторы, так и без встроенных резисторов. В уроке рассмотрены оба варианта.

Урок 6. Пьезоэлемент на Arduino

На этом уроке вы научитесь подключать пьезоэлемент к Arduino.

Пьезоэлемент — электромеханический преобразователь, который переводит электричеcкое напряжение в колебание мембраны. Эти колебания и создают звук.

В нашей модели частоту звука можно регулировать, задавая соответствующие параметры в программе.

Урок 7. Фоторезистор на Arduino

На этом уроке нашего курса вы научитесь подключать фоторезистор к Arduino.

Фоторезистор — резистор, сопротивление которого зависит от яркости света, падающего на него.

В нашей модели светодиод горит только если яркость света над фоторезистором меньше определенной, эту яркость можно регулировать в программе.

Урок 8. Датчик движения (PIR) на Arduino. Автоматическая отправка E-mail

На этом уроке нашего курса вы научитесь подключать датчик движения (PIR) к Arduino, а также организовывать автоматическую отправку e-mail.

Датчик движения (PIR) — инфракрасный датчик для обнаружения движения или присутствия людей или животных.

В нашей модели при получении с PIR-датчика сигнала о движении человека Arduino посылает компьютеру команду отправить E-mail и отправка письма происходит автоматически.

Урок 9. Подключение датчика температуры и влажности DHT11 или DHT22

На этом уроке нашего вы научитесь подключать датчик температуры и влажности DHT11 или DHT22 к Arduino, а также познакомитесь с различиями в их характеристиках.

Датчик температуры и влажности — это составной цифровой датчик, состоящий из емкостного датчика влажности и термистора для измерения температуры.

В нашей модели Arduino считывает показания датчика и осуществляется вывод показаний на экран компьютера.

Урок 10. Подключение матричной клавиатуры

На этом уроке нашего курса вы научитесь подключать матричную клавиатуру к плате Arduino, а также познакомитесь с различными интересными схемами.

Матричная клавиатура придумана, чтобы упростить подключение большого числа кнопок. Такие устройства встречаются везде - в клавиатурах компьютеров, калькуляторах и так далее.

Урок 11. Подключение модуля часов реального времени DS3231

На последнем уроке нашего курса вы научитесь подключать модуль часов реального времени из семейства
DS к плате Arduino, а также познакомитесь с различными интересными схемами.

Модуль часов реального времени - это электронная схема, предназначенная для учета хронометрических данных (текущее время, дата, день недели и др.), представляет собой систему из автономного источника питания и учитывающего устройства.

Приложение. Готовые каркасы и роботы Arduino

Начинать изучать Arduino можно не только с самой платы, но и с покупки готового полноценного робота на базе этой платы — робота-паука, робота-машинки, робота-черепахи и т.п. Такой способ подойдет и для тех, кого электрические схемы не особо привлекают.

Приобретая работающую модель робота, т.е. фактически готовую высокотехнологичную игрушку, можно разбудить интерес к самостоятельному проектированию и робототехнике. Открытость платформы Arduino позволяет из одних и тех же составных частей мастерить себе новые игрушки.

Еще один вариант — покупка каркаса или корпуса робота: платформы на колесиках или гусенице, гуманоида, паука и т.п. В этом случае начинку робота придется делать самостоятельно.

Приложение. Мобильный справочник

– помощник для разработчиков алгоритмов под платформу Arduino, цель которого дать конечному пользователю возможность иметь при себе мобильный набор команд (справочник).

Приложение состоит из 3-х основных разделов:

• Операторы;
• Данные;
• Функции.

Где купить Arduino

Наборы Arduino

Курс будет пополняться дополнительными уроками. Подпишитесь на нас

Arduino - это открытая платформа прототипирования, которая даже превосходит по популярности Raspberry Pi. Всего было продано более трех миллионов устройств, и это только оригинальных, не учитывая большое количество клонов и копий.

В отличие от Rapberry Pi, Arduino это не микрокомпьютер и на него невозможно установить операционную систему. Arduino - это микроконтроллер. В одной из предыдущих статей мы рассматривали как начать работать с Raspberry Pi. в этой же статье мы разберем начало работы Arduino, а также что вы можете сделать с помощью этого устройства.

Как я уже сказал, Arduino - это микроконтроллер, для того чтобы быть микрокомпьютером ему не хватает многих компонентов. Он очень прост и гибок, поэтому подходит для разработки различных проектов.

Arduino воспринимает окружающую среду с помощью различных кнопок, датчиков и других сенсоров. Также можно воздействовать на окружение путем контроля светодиодов, моторов, сервоприводов и реле. Проекты Arduino могут оставаться автономными или взаимодействовать с программным обеспечением, установленным на компьютере. Они могут взаимодействовать с другими Arduino, Raspberry Pi, NodeMCU и любыми другими устройствами.

Микроконтроллер Arduino очень сильно упрощает процесс создания проекта, даже если вы раньше не делали ничего в сфере программируемой электроники. В сети есть тысячи руководств среди которых вы сможете найти то, что нужно.

В дополнение к простоте Arduino, эта плата стоит достаточно дешево и имеет открытый исходный код. Самая популярная модель arduino для начинающих - Arduino Uno, основная на микроконтроллере ATMEGA 16U2 от фирмы Atmel. Есть много различных моделей, которые отличаются размером, мощностью, спецификациями и другими параметрами.

Схемы публикуются под лицензией Creative Commons, поэтому опытные электронщики и производители могут делать свои версии Arduino, это приводит к очень низкой стоимости распространения устройств.

Что можно сделать c Arduino?

На основе Arduino можно создать огромное количество вещей. На их основе создаются 3D принтеры, квадрокоптеры, беспилотники, модели транспорта и многое другое. Arduino может получать данные от различных аналоговых датчиков, а значит, на его основе очень удобно делать различные сенсорные приборы.

Характеристики Arduino

Как я уже говорил, существует множество типов плат Arduino, но самая популярная из них - это Arduino Uno, именно на ней мы остановимся в этой статье. Вот ее характеристики:

• Процессор: ATmega16U2 16 МГц;
• Флеш память: 32 Кб;
• Оперативная память 2 Кб;
• Рабочее напряжение: 5 Вольт;
• Входное напряжение: 7-12 Вольт;
• Количество аналоговых входов: 6;
• Количество цифровых входов/выходов: 14;
• Количество выходов ШИМ: 6.

Спецификации могут показаться ничтожными по сравнению с характеристиками ПК, но помните, что Arduino - это всего лишь микроконтроллер, предназначенный для обработки намного меньшего количества информации, чем компьютер. Таких характеристик вполне достаточно для многих проектов электроники. Еще одна отличная особенность Arduino - это возможность использовать платы расширений. Например, вы можете даже добавить экран.

Что нам понадобится?

Перед тем как говорить о том, как пользоваться arduino, мы рассмотрим какие компоненты будут использоваться в этом руководстве. Устройств из списка должно быть достаточно, чтобы освоить основы работы с Arduino и понять делать другие проекты:

• Плата Arduino Uno;
• Кабель USB AB;
• Макетная плата;
• Фоторезистор;
• Пъезо-динамик;
• Резистор на 220 ом;
• Резистор на 1000 ом;
• Резистор на 10 000 ом;
• Кнопка;
• Провода;

Если у вас нет резистора с нужным сопротивлением, желательно брать похожие со значениями как можно ближе. Рассмотрим детальнее некоторые из компонентов.

Макетная плата - используется для создания прототипов электронных схем и обеспечивает временное соединение компонентов вместе. Фактически это блок пластика с отверстиями, в которые могут быть вставлены провода. Отверстия расположены в рядах и группах. Здесь не используется пайка, поэтому вам будет очень просто изменить схему. Она очень полезна для желающих освоить Arduino для начинающих.

Светодиоды - это очень дешевый источник света, причем достаточно яркого. Их можно приобрести по достаточно низкой цене или найти в старом оборудовании.

Фоторезистор - позволяет Arduino реагировать на изменение освещения. Вы можете использовать его, например, чтобы включить компьютер когда взойдет солнце.

Кнопка - обычный переключатель, который позволяет замкнуть цепь. Обычно кнопка нажата, только тогда, когда ваш палец ее держит, как только вы отпустите палец, кнопка вернется в исходное положение.

Пьезодинамик - небольшой, но очень дешевый динамик, который очень просто программировать. Звук от него очень плохой, но для небольших проектов этого достаточно.

Резистор - этот элемент ограничивает поток электроэнергии. Он очень дешевый и используется чаще всего в любительских и профессиональных схем. Назначение - защита компонентов от перегрузки, также защищают от короткого замыкания.

Провода - используются для соединения различных компонентов с помощью печатной платы.

Начало работы c Arduino

Перед началом работы с Arduino необходимо соединить устройство с вашим компьютером. Это позволяет писать код и сразу выполнять его в Arduino. Вы можете скачать среду разработки на официальном сайте . Выбирайте файл для своей операционной системы. В Windows вас ждет привычный установщик, затем программа будет готова к работе. В Linux все немного сложнее. Рассмотрим процесс на примере Ubuntu. Вы убедитесь, что использование Arduino очень просто.

Сначала необходимо установить библиотеки gcc-avr и avr-libc:

sudo apt install gcc-avr avr-libc

Если машина Java еще не установлена, ее тоже нужно настроить и установить:

sudo apt install openjdk-6-jre

Затем распакуйте загруженный архив и перейдите в папку с файлами:

tar xzvf arduino-x.x.x-linux64.tgz
$ cd arduino-1.0.1

Для запуска среды осталось выполнить:

Вне зависимости от того, какую операционную систему вы используете, все это будет точно работать с оригинальной платой. Если вы приобрели клон, то, скорее всего, вам нужны еще и драйвера.

Теперь, когда среда установлена, нужно проверить как все работает. Самый простой способ сделать это - использовать приложение пример Blink.

В среде разработки Arduino откройте меню "File" > "Examples" > "1.Basics" > "Blink" . Это пример мерцает диодом, расположенным на плате. После этого вы должны увидеть код программы:

Чтобы загрузить программу на ваше устройство выберите в меню "Tools" -> "Board" версию вашей платы, например, Arduino Uno:

Затем, в меню "Tools" -> "Serial Port" выберите свое устройство. В Windows оно будет выглядеть, например, COM3, на Mac или Linux - /dev/tty.usbmodem или что-то подобное.

Далее, нажмите кнопку "Upload" в левом верхнем углу вашей среды. Подождите несколько секунд и вы увидите, что RX и TX светодиоды на плате мигают. Если загрузка прошла успешно, то вы увидите сообщение .

Затем вы увидите, что диод на плате мерцает. Дальше поговорим про подключение светодиода arduino.

Мерцание светодиода

Мы заставили мерцать светодиод на плате Arduino. Теперь давайте заставим мигать внешний светодиод. Вот схема:

Подключите длинную ножку светодиода (положительную, анод) к резистору 220 Ом, а затем к цифровому контакту 7. Короткую ножку (отрицательную, катод) к земле, любому порту Arduino, обозначенному GND. Это очень простая цепь. Теперь сделаем чтобы светодиод включался и выключался. Резистор необходим для защиты от слишком большого тока, иначе плата сгорит.

Вот необходимый код:

void setup() {
// put your setup code here, to run once:
pinMode(7, OUTPUT); // configure the pin as an output
}

void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
digitalWrite(7, HIGH); // включить LED
delay(1000); // wait 1 second
digitalWrite(7, LOW); // выключить LED
delay(1000); // wait one second
}

Метод setup запускается всегда, когда включается Arduino. Здесь мы настраиваем основные переменные. Метод pinMode устанавливает режим OUTPUT для седьмого контакта. Он будет использоваться в качестве вывода. Без этой строки Arduino не буде знать что с ним делать.

Метод loop будет выполняться снова и снова, пока Arduino не будет отключен. Это очень хорошо работает для простых проектов. В методе digitalWrite мы передаем параметр HIGH чтобы включить светодиод и LOW через 1 секунду для отключения. Как только этот код будет завершен, Arduino запустит его сначала. Вы можете поэкспериментировать и изменить время между включением и отключением.

Добавление кнопки

Светодиод работает, а теперь давайте добавим на схему кнопку.

Кнопка должна располагаться в середине макета. Соедините верхнюю правую ногу с Pin 4, нижнюю правую - с резистором на 10 000 Ом и GND. Нижнюю левую ногу соедините с питанием 5V.

Вы можете удивиться, зачем кнопке резистор? Он здесь выполняет две задачи. Резистор связывает кнопку с GND или по нашему - нулем, это гарантирует, что не будет ложных срабатываний. Вторая цель - ограничение тока. Без него 5V будет без ограничений протекать к GND, случится короткое замыкание и плата сгорит.

Когда кнопка не нажата ток не идет. Когда мы нажимаем кнопку, ток от контакта 5V идет к GND. Цифровой контакт Pin4 может обнаружить это изменение. Вот код:

boolean buttonOn = false; // кнопка не нажата

void setup() {
pinMode(7, OUTPUT); // контакт светодиода
pinMode(4, INPUT); // Контакт кнопки
}

void loop() {
if(digitalRead(4)) {
delay(25);
if(digitalRead(4)) {
//Если кнопка нажата на протяжении 25 миллисекунд:
if(buttonOn)
// меняем состояние кнопки
buttonOn = false;
else
buttonOn = true;
delay(500); // ждем пол секунды
}
}
if(buttonOn)
digitalWrite(7, LOW); // выключаем
else
digitalWrite(7, HIGH); // включаем
}

В результате светодиод будет работать только пока вы держите кнопку. Для получения данных о состоянии кнопки используется метод directRead. Мы проверяем ее состояние, затем ждем секунд и снова проверяем ее состояние, чтобы убедиться, что кнопка нажата. Если она нажата, то меняем состояние флага buttonOn.

Добавляем датчик света

Поскольку датчик света уже сам по себе является резистором, то не имеет значения его полярность. Один контакт подключите к 5V через резистор 10 000 Ом, а другой к GND. Также подключите этот контакт к аналоговому выходу 0. Аналоговый вход нужно использовать потому что LDR - аналоговый датчик и для его чтения нужна специальная схема. Код:

int light = 0; // текущая освещенность

void setup() {
Serial.begin(9600); //инициализация серийного порта
}

void loop() {
light = analogRead(A0); // читаем значение LDR

//Сообщаем информацию компьютеру
if(light < 100) {
Serial.println("Очень светло!");
}
else if(light > 100 && light < 400) {
Serial.println("Достаточно света!");
}
else {
Serial.println("Темно!");
}
delay(500); //Ожидаем пол секунды
}

Метод Serial.begin (9600) сообщает компьютеру, что вы хотите общаться с ним, со скоростью 9600. Скорость не важна, но Arduino и компьютер должны использовать одинаковые значения. Метод analogRead читает данные из датчика, а Serial.println отправляет их на компьютер.

Загрузите код и не отключайте USB кабель, так как через него будут передаваться данные. Откройте "Serial Monitor" в верхнем правом углу. Здесь вы увидите поступающие каждые 0,5 с сообщения. Измените код так, чтобы отправлять значения LDR.

Получение звука

Теперь проиграем звук с помощью пьезодинамика. Вот схема:

Схема почти такая же, как и для светодиода. Подключите контакт плюс к цифровому выходу 9 через резистор 220 Ом, а отрицательный контакт к GND. Код:

void setup() {
pinMode(9, OUTPUT); // настройка PIN 9 в качестве вывода
}

void loop() {
tone(9, 1000); // включаем звук
delay(1000); // ждем секунду
noTone(9); // выключаем
delay(1000); // ждем секунду
}

В метод tone нужно передать цифровой контакт, в нашем случае - 9 и частоту звука, который мы будем генерировать. Попробуйте изменить код, чтобы получить другую частоту.

Выводы

Вот и все. Мы рассмотрели основные возможности и начало работы Arduino Uno. Надеюсь, вы увидели что создавать простые электронные проекты очень легко, а использование arduino очень интересно. Как только немного разберетесь, вы сможете создавать намного более сложные проекты. А вы уже использовали Arduino? Или только планируете? Какие проекты уже делали? Напишите в комментариях!

В принципе она универсальна и на ней можно реализовать огромное количество проектов.

Приступим!

Первым делом нам нужно скачать и установить среду разработки со встроенными драйверами, это можно сделать с официального сайта Arduino.cc или по ссылке . После чего можно подключить плату к компьютеру через usb провод которой чаще всего идет в комплекте, либо через любой подходящий. Ардуино использует USB B, в нем нет ничего особенного. Если все сделано правильно и плата исправна windows найдет новое устройство и самостоятельно установит его после чего на плате загорится светодиод помеченный как ON или PWR.

Теперь можно открывать Arduino ide и перед нами сразу появится окно редактора.1) Окно редактора, то место куда мы будем писать код.

2)Окно состояния, здесь будут отображается ошибки и другая информация о нашей программе и процессе заливки прошивки в плату.

3) Панель инструментов и т.д.

Кстати ide поддерживает русский язык, что должно помочь в ее освоении. Теперь проверим все ли хорошо и перейдем на вкладку инструменты -> Платы. Там сразу должна быть выбрана наша плата:

Если это не так-то выберем ее вручную.

Теперь попробует прошить нашу плату тестовой прошивкой, для этого идем Файл -> примеры -> Basics -> Blink. Сразу в окне редактора появились комментарии и сам текст программы. Комментарии всегда расположены между тегами */ или с // и их можно без проблем удалить, они не как не повлияют на работу программы и перестанут мешать сконцентрироваться на главном.

После чего останется такой код:

void setup() { pinMode(13, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(13, HIGH); delay(1000); digitalWrite(13, LOW); delay(1000); }

Перед тем как я расскажу что он делает давайте прошьем его в ардуино и посмотрим что он будет делать. Для этого нажимаем Скетч -> Загрузка и через некоторое время вы увидите сообщение Загрузка завершена а на плате начнет мигать светодиод!

Если вы получили ошибку: Проблема загрузки на плату то не отчаивайтесь это легко исправить. Для этого идем Инструменты -> Порт -> и там выбераем порт рядом с которым в скобочках написано Arduino/Genuino Uno и пробуем прошить контроллер заново. Если что-то не получается пишите в комментариях, разберемся.

Давайте теперь разберемся, чего это мы такое залили на ардуино.

void setup() { }

Эту часть кода среда разработки сгенерировала нам самостоятельно, здесь между фигурных скобок происходит инициализация входов, выходом платы, в нашем случае там написано pinMode(13, OUTPUT); Это значит что 13 пин платы к которому подключен светодиод (о котором мы говорили в прошлой статье) мы назначаем на выход.

Эту часть кода так же сгенерирована автоматически, между фигурных скобок пишется тот код, который будет выполнять непосредственно наша программа бесконечно. То есть это бесконечный цикл. В нем написано digitalWrite(13, HIGH); , что по Русски значит подать 5 вольт на 13 пин, это действия зажигает светодиод.

delay(1000); Эта задержка, она останавливает выполнение следующей инструкции на 1000 мили секунд (1 секунду).

digitalWrite(13, LOW); подтягивает 13 пин к земле, по русски убирает 5 вольт что приводит к потуханию светодиода.

И так как void loop() это бесконечный цикл то лампочка на Arduino будет мигать бесконечно!

Развлекаться с голой платой Arduino не так весело как хотелось бы из-за того что на плате установлен всего 1 светодиод и нет ни одной кнопки но это не значит что поморгать светодиодом это все что мы можем! Давайте заставим его загораться и тухнуть по команде с компьютера!

Для этого нам потребуется написать прошивку для ардуино и воспользоваться монитором порта для теста, а потом мы напишем программу на C# но это будет в следующей статье.

12 02.2017

В этой статье я расскажу вам о том, без чего познание интереснейшего мира программирования с использованием аппаратных платформ было бы неполным, а именно – об электронном конструкторе Arduino, который станет отличным помощником в изучении компьютерной техники и автоматизации различных процессов. Разумеется, этому можно обучаться и чисто теоретически, но при использовании такого инструмента, как Ардуино первые шаги в освоении программирования и настройки робототехники будут даваться еще проще, чем при самостоятельном обучении при помощи подручных материалов и профильной литературы.

Из этой статьи вы узнаете:

Доброго времени суток всем любителям техники! С вами Гридин Семён. Сегодня мы рассмотрим, при помощи какого оборудования мы начнём программировать самые распространённые платы.

Ардуино — что же ты такое?

Наверняка наши читатели постарше помнят, что когда-то в СССР выпускались разнообразные развивающие наборы для детей. К ним можно отнести набор юного химика, биолога, радиолюбителя… Последняя вариация была особенно интересна тем, кто питал слабость к технике и самостоятельному конструированию различных вещей.

Время прошло, появилось множество технологий, и подобные вещи были не только усовершенствованы, но и стали доступными любому желающему. Простор фантазии сегодня не ограничивается лишь программными рамками, и Ардуино – яркий пример тому.

Набор Ардуино представляет собой электронную платформу размером примерно со спичечный коробок. К этой платформе могут подключаться различные модули – двигатели, лампочки, датчики, словом, все, что питается от электричества и может быть тем или иным способом подсоединено к микросхеме.

Для кого это?

Кому нужен Ардуино?

• Детям и подросткам, интересующимся робототехникой;
• Учащимся профильных технических вузов и училищ;
• Специалистам, желающим вспомнить старые навыки;
• Преподавателям для обучения своих студентов;
• Всем склонным к технике людям, желающим интересно проводить время.

Изучить программирование, тут же применяя полученные знания на практике; написать дипломный проект; создать умную систему для дома, которая позволит дистанционно управлять приборами и освещением; сконструировать робота – это далеко не полный список возможностей, которые предоставляет Ардуино. Они поистине безграничны, и все ограничивается лишь вашей фантазией! При этом система доступна даже новичкам благодаря широкому комьюнити и наличию в Сети множества уроков Ардуино, в том числе и на русском языке.

Первое знакомство. Настраиваем компьютер

Перед тем как озаботиться вопросом подключения устройства к ПК, стоит изучить вопрос о том, какой лучше купить Ардуино, ведь версий этого конструктора для гиков существует много. Самая популярная и при этом , которая стоит порядка 25-30$. Впрочем, есть и более дорогие, продвинутые версии, способные взаимодействовать со смартфонами на базе Android, устройствами на Linux, с увеличенным числом портов, более мощным “железом”, которые больше подойдут для уже искушенных в этом вопросе пользователей. Нам же с вами больше подойдет вариант Uno или схожий с ним (например, Leonardo). Пусть вас не пугают 32 килобайта памяти и процессор с частотой всего 16 мегагерц – этого с лихвой хватит для первых изысканий!

Чтобы запрограммировать платформу и видеть на дисплее все заданные действия, используется один из самых распространенных языков программирования – C++. Работа с ним осуществляется с помощью официальной оболочки Arduino IDE, она абсолютно бесплатна для использования в некоммерческих целях. Имеются и другие варианты, более сложные и изощренные, но начать лучше с рекомендованного разработчиком варианта.

Подключение и загрузка в память программ выполняется через USB-порт. Подсоединение же модулей может выполняться множеством способов – в их числе применение особой макетной доски, перемычек, проводов… Паяльник при этом использовать совсем не обязательно. Подсоединять можно почти что угодно – любой гаджет может стать полноценной частью вашей конструкции! При этом вы также можете создавать многослойные “бутерброды” из так называемых – дополнительных плат, расширяющих возможности основной микросхемы. Главное – это базовый процесс в сердце самого Uno, остальное же лишь служит для получения дополнительных возможностей. Например, это может быть подключение к Интернету или управление мощным мотором.

Используем IDE

Написанные для платформы Ардуино называются скетчами. Создать скетч можно при помощи интегрированной среды разработки, коротко – IDE (официальная версия так и называется, ). Установив драйвера и эту среду, вы можете сделать свой первый шаг.

IDE предоставляет вашему вниманию уже написанные простые скетчи. Откройте один из них и выберите свой Arduino в списке плат, после чего загрузите на свое устройство скетч при помощи команды Upload . Все это делается очень просто – интерфейс у среды разработки графический, он понятен интуитивно.

Также в Сети есть огромное количество уже готовых скетчей. Например, на Википедии в статье про Ардуино вы можете найти готовый пример программы, задающей мигание светодиодом. На специализированных ресурсах вы найдете невероятно сложные алгоритмы, делающие из Ардуино настоящего робота. Чтобы научиться писать такие, понадобится определенное время и упорство, однако вы можете изучать их уже в самом начале, чтобы понять как можно больше принципов программирования под платформу. Если вы хотите написать элементарную программку и не знаете ка, то .

С уважением, Гридин Семён

Цикл статей и обучающих схем с радиолюбительскими экспериментами на Arduino для начинающих. Это такая радиолюбительская игрушка-конструктор, из которой без паяльника, травления печатных плат и тому подобного любой чайник в электронике может собрать полноценное работающее устройство, подходящее как для профессионального прототипирования так и для любительских опытов при изучении электроники.

Плата Arduino для предназначена в первую очередь для обучения начинающих радиолюбителей основам программирования микроконтроллеров и созданию микроконтроллерных устройств своими руками без серьезной теоретической подготовки. Среда разработки Arduino позволяет, скомпилировать и загрузить в память платы готовый программный код. Причем загрузка кода предельно проста.

В первую очередь для работы с платой Ардуино начинающему электронщику нужно скачать программу для разработки Arduino, она состоит из встроенного текстового редактора, в котором мы работаем с программным кодом, области сообщений, окна вывода текста(консоли), панели инструментов с кнопками часто применяемых команд и нескольких меню. Для загрузки своих программ и связи это программа через типовой шнур USB подключается к плате Arduino.

Код, написанный в среде Arduino, называют скетч . Он пишется в текстовом редакторе, имеющем специальные инструменты вставки/вырезки, замены/поиска текста. Во время сохранения и экспорта в области сообщений (смотри рисунок в первом уроке для начинающих, чуть ниже) появляются пояснения, также могут отображаться ошибки. Консоль показывает сообщения Arduino, включающие полные отчеты об ошибках и другую полезную информацию. Кнопки инструментальной панели позволяют проверить и записать скейтч, открыть, создать и сохранить его, открыть мониторинг последовательной шины и многое др.

Итак, переходим к первому уроку Arduino схемы начинающих электронщиков.

Контроллер Arduino UNO для удобства начинающих уже имеет сопротивление и LED-светодиод, подсоединенный к 13 выводу разъема, поэтому никаких внешних радиоэлементов в первом опыте нам не нужно.

Загрузив код, Ардуино позволяет нашей программе поучаствовать в инициализации системы. Для этого мы указываем микроконтроллеру команды, которые он выполнит в момент первоначальной загрузки и далее напрочь забудет об них (т.е. эти команды выполнятся Ардуинкой только один раз при старте). И именно с этой целью в нашем коде мы выделяем блок, в котором храняться эти команды. void setup() , а точнее в том пространстве внутри фигурных скобок этой функции, смотри программный скейтч.

Не забывайте про фигурные скобки! Потеря хотя бы одной из них сделает весь скейтч полностью нерабочим. Но и лишние скобки тоже не ставьте, т.к также возникнет ошибка.

Функция void loop() это то место, куда мы помещаем команды, которые будут выполняться все то время, пока включена плата Arduino. Начав выполнение с первой команды, Ардуинка дойдет до самого конца и сразу же перейдет в начало, чтобы повторить ту же самую последовательность. И так бесконечное число раз, до тех пор, пока на плату поступает питание. По своей сути, void loop – это главная функция, точка входа в Arduino.

Функция delay (1000) задерживает обработку программы на 1000 милисекунд. Все это идет в вечном цикле loop() .

Главный вывод после восприятия нашей первой програмки на Ардуино: С помощью функций void loop и void setup мы передаем микроконтроллеру наши инструкции. Все то, что находится внутри блока setup выполнится всего один раз. Содержимое модуля loop будет повторятся в цикле до тех пор, пока останется включенным Arduino.

В предыдущей программе между включением и выключением светодиода была секундная задержка. В используемом выше простейшем коде начинающего ардуинщика был один большой минус. Для выдержки паузы между включением и отключением светодиода в одну секунду мы применили функцию delay() и поэтому в этот момент контроллер не способен выполнять другие команды в главной функции loop() . Корректировка кода в функции loop(), представленная ниже решает эту проблему.

Вместо установки значения в HIGH, а затем в LOW, мы получим значение ledPin и проинвертируем его. Допустим если оно было HIGH, то станет LOW и т.п.

Второй вариант кода Ардуино для управления светодиодом здесь:

Затем можно заменить функцию delay() . Вместо нее, лучше использовать функцию millis() . Она возвращает количество миллисекунд, прошедшее с момента старта программы. Функция переполнится приблизительно через 50 суток работы программного кода.

Похожей функцией является micros() , которая возвращает количество микросекунд, прошедшее с момента запуска программного кода. Функция вернется в ноль через 70 минут работы программы.

Конечно, это добавит немного строк кода в наш скетч, но это, сделает вас несомненно более опытным программистом и увеличит потенциал вашего Arduino. Для этого нужно всего лишь научиться применять функцию millis.

Следует четко понимать, что простейшая функция delay приостанавливает выполнение всей программы Ардуино, делая ее неспособной выполнять какие-либо задачи в этот период времени. Вместо того, чтобы приостанавливать всю нашу программ, можно подсчитывать, сколько времени прошло до завершения действия. Это, прекрасно, реализуется с помощью функции millis(). Чтобы все было легко в понимании, мы рассмотрим следующий вариант мигания светодиодом без временной задержки.

Начало этой программы такое же как и у любого другого стандартного скетча Arduino.

В данном примере используется два цифровых ввода-вывода Arduino. Светодиод подсоединяется к 8 пину, который сконфигурирован как OUTPUT. К 9 через подключена кнопка, которая настроена как INPUT. Когда нажимаем на кнопку пин 9 устанавливается в HIGH, и программа переключает вывод 8 в HIGH, тем самым включая светодиод. Отпускание кнопки сбрасывает девятый вывод в состояние LOW. Затем код переключает вывод 8 в LOW, отключая световой индикатор.

Для управления пятью светодиодами будем применять различные манипуляции с портами Arduino. Для этого напрямую запишем данные в порты Arduino, это позволит задать значения для светодиодов при помощи одной лишь функции.

Arduino UNO обладает тремя портами: B (цифровые входа/выхода с 8 по 13); C (аналоговые входа); D (цифровые входа/выхода с 0 по 7)

Каждый порт осуществляет управление тремя регистрами. Первый DDR задает чем будет являться pin входом или выходом. При помощи второго регистра PORT можно задать pin в состояние HIGH или LOW. При помощи третьего можно считать информацию о состояние ножек Arduino, в случае если они работает на вход.

Для работы схемы задействуем порт B. Для этого установим все ножки порта как цифровые выхода. У порта B всего 6 ножек. Биты регистра DDRB должны быть заданы в "1" , если пин будет использоваться как выход (OUTPUT), и в "0" , если пин планируем применять как вход (INPUT). Биты портов нумеруются с 0 по 7, но не всегда имеют все 8 пинов

Допустим: DDRB = B00111110; // установить ножки порта В с 1 по 5 как выхода, а 0 как вход.

В нашем схеме бегущих огней мы задействуем пять выходов: DDRB = B00011111 ; // установить пины порта В с 0 по 4 как выходы.

Для записи данных в порт В нужно задействовать регистр PORTB. Зажечь первый светодиод можно с помощью управляющей команды: PORTB = B00000001; , первый и четвертый LED: PORTB = B00001001 и т.п

Существует два оператора двоичного сдвига: влево и вправо. Оператор сдвига влево заставляет все биты данных переместиться влево, соответственно оператор сдвига вправо, перемещает их вправо.

Пример:

varA = 1; // 00000001
varA = 1 varA = 1 varA = 1

Теперь вернемся к исходному коду нашей программе. Нам требуется ввести две переменные: upDown будет включать в себя значения куда двигаться - вверх или вниз, а вторая cylon укажет какие Led зажигать.

Конструктивно такой светодиод имеет один общий вывод и три вывода для каждого цвета. Ниже показана схема подключения RGB-светодиода к плате Arduino с общим катодом. Все резисторы используемые в схеме для подключения должны быть одного номинала от 220-270 Ом.

Для подключения с общим катодом схема подключения трехцветного led будет почти аналогична, за исключением того, что общий вывод будет подключен не к земле (gnd на устройстве), а к выводу +5 вольт. Выводы Красный, зеленый и синий в обоих случаях подключаются к цифровым выходам контроллера 9, 10 и 11.

К девятому пину Arduino UNO подключим внешний светодиод через сопротивление 220 Ом. Для плавного управления яркостью последнего применим функцию analogWrite() . Она обеспечивает вывод ШИМ-сигнала на ножку контроллера. Причем команду pinMode() вызывать не требуется. Т.к analogWrite(pin,value) включает два параметра: pin - номер ножки для вывода, value - значение от 0 до 255.

Код:
/*
Учебный пример начинающего ардуинщика, раскрывает возможности команды analogWrite() для реализации Fade-эффекта светодиода
*/
int brightness = 0; // яркость LED
int fadeAmount = 5; // шаг изменения яркости
unsigned long currentTime;
unsigned long loopTime;

Void setup() {
pinMode(9, OUTPUT); // устанавливаем 9 пин как выход
currentTime = millis();
loopTime = currentTime;
}

Void loop() {
currentTime = millis();
if(currentTime >= (loopTime + 20)){
analogWrite(9, brightness); // устанавливаем значение на 9 выводе

Brightness = brightness + fadeAmount; // прибавляем шаг изменения яркости, которая установится в следующем цикле

// если достигли мин. или макс. значения, то идем в обратную сторону (реверс):
if (brightness == 0 || brightness == 255) {
fadeAmount = -fadeAmount ;
}
loopTime = currentTime;
}
}

Энкодером предназначен для преобразования угла поворота в электрический сигнал. С него мы получаем два сигнала (А и В), которые противоположны по фазе. В этом учебном примере мы будем применять энкодер SparkFun COM-09117, имеющий двенадцать положений на один оборот (каждое положение ровно 30°). На приведенном ниже рисунке хорошо видно, как зависят выход А и В друг от друга при движении энкодера по часовой или против часовой стрелки.

Если сигнал А переходит от положительного уровня к нулевому, мы считываем значение выхода В. Если выход В в этот момент времени находится в положительном состоянии, значит энкодер двигается по направлению часовой стрелке, если В выдает нулевой уровень, то энкодер двигается в противоположном направлении. Считывая оба выхода, мы при помощи микроконтроллера способны вычислить направление вращения, а при помощи подсчета импульсов с А выхода энкодера - угол поворота.

При необходимости можно при помощи расчета частоты, определить насколько быстро происходит вращение энкодера.

Применяя энкодер в нашем учебном примере мы будем регулировать яркостью светодиода при помощи ШИМ выхода. Для считывания данных с энкодера мы будем использовать метод, базирующийся на программных таймерах, которые мы уже рассмотрели.

Учитывая тот факт, что в самом быстром случае, мы можем повернуть ручку энкодера на 180° за 1/10 секунды, то это будет 6 импульсов за 1/10 секунды или 60 импульсов в одну секунду.

В реальности быстрее вращать не возможно. Так как нам необходимо отслеживать все полупериоды, то частота должна быть около 120 Герц. Для полной уверенности, возьмем 200 Гц.

Так как, в данном случае, у нас используется механический энкодер, то возможен дребезг контактов, а низкая частота прекрасно отфильтровывает подобный дребезг.

По сигналам программного таймера необходимо постоянно осуществлять сравнение текущего значения выхода А энкодера с предыдущим значением. Если состояние меняется от положительного к нулю, то мы опрашиваем состояние выхода В. В зависимости от результата опроса состояния мы увеличиваем или снижаем счетчик значения яркости LED светодиода. Код программы с временным интервалом около 5 мс (200 Гц), представлен ниже:

Код начинающего ардуинщика:
/*
** Энкодер
** Для управлением яркостью светодиода применяется энкодер фирмы Sparkfun
*/

Int brightness = 120; // яркость светодиода, начинаем с половины
int fadeAmount = 10; // шаг изменения яркости
unsigned long currentTime;
unsigned long loopTime;
const int pin_A = 12; // pin 12
const int pin_B = 11; // pin 11
unsigned char encoder_A;
unsigned char encoder_B;
unsigned char encoder_A_prev=0;
void setup() {
// declare pin 9 to be an output:
pinMode(9, OUTPUT); // устанавливаем 9 вывод как выход
pinMode(pin_A, INPUT);
pinMode(pin_B, INPUT);
currentTime = millis();
loopTime = currentTime;
}
void loop() {
currentTime = millis();
if(currentTime >= (loopTime + 5)){ // проверяем состояния каждые 5мс (частота 200 Гц)
encoder_A = digitalRead(pin_A); // считываем состояние выхода А энкодера
encoder_B = digitalRead(pin_B); // выхода В энкодера
if((!encoder_A) && (encoder_A_prev)){ // если состояние меняется с положительного к нулевому
if(encoder_B) {
// выход В в положительном состояние, значит вращение осуществляется по часовой стрелке
// увеличиваем яркость свечения, не более чем до 255
if(brightness + fadeAmount }
else {
// выход В в нулевом состояние, значит вращение идет против часовой стрелки
// снижаем яркость, но не ниже нуля
if(brightness - fadeAmount >= 0) brightness -= fadeAmount;
}

}
encoder_A_prev = encoder_A; // сохраняем значение А для последующего цикла

AnalogWrite(9, brightness); // устанавливаем яркость на девятый пин

LoopTime = currentTime;
}
}

В этом примере для начинающих мы рассмотрим работу с пьезоизлучателем для генерирования звуков. Для этого возьмем пьезодатчик позволяющий генерировать звуковые волны в диапазоне частот 20 Гц - 20 кГц.

Это такая радиолюбительская конструкция где по всему объему расположены светодиоды. С помощью этой схемы можно генерировать различные световые и анимационные эффекты. Сложные схемы способны даже отображать различные объемные слова. Другими словами это элементарный объемным монитор

Сервопривод является основным элементом при конструировании различных радиоуправляемых моделей, а управление им с помощью контроллера просто и удобно.

Программа для управления проста и наглядна. Начинается она с подключения файла, содержащего все необходимые команды для управления сервоприводом. Далее, мы создаем объект servo, например servoMain. Следующая функция setup(), в которой мы прописываем, что сервопривод подсоединен к девятому выводу контроллера.

Код:
/*
Arduino Servo
*/
#include
Servo servoMain; // Обьект Servo

Void setup()
{
servoMain.attach(9); // Servo подключен к девятому выводу
}

Void loop()
{
servoMain.write(45); // Повернуть сервопривод влево на 45 °
delay(2000); // Ожидание 2000 милисекунд (2 секунды)
servoMain.write(0); // Повернуть серво влево на 0 °
delay(1000); // Пауза 1 с.

delay(1500); // Ожидание 1.5 с.
servoMain.write(135); // Повернуть серво вправо на 135 °
delay(3000); // Пауза 3 с.
servoMain.write(180); // Повернуть серво вправо на 180 °
delay(1000); // Ожидание 1 с.
servoMain.write(90); // Повернуть серво на 90 °. Центральная позиция
delay(5000); // Пауза 5 с.
}

В главной функции loop() , мы задаем команды для серводвигателя, выдерживая паузы между ними.

Этот простой проект на Arduino для начинающих, заключается в создании схемы счетчика на обычном 7-сегментном индикаторе с общим катодом. Программный код, приведенный ниже, позволяет при нажатии на кнопку запускать счет от 0 до 9.

Семисегментный индикатор – представляет собой комбинацию 8 светодиодов (последний отвечает за точку) с общим катодом, которые можно включать в нужной последовательности так, чтобы они создавали цифры. Следует обратить внимание, что в данной схеме, смотри рисунок ниже, выводы 3 и 8 отведены под катод.

Справа показана таблица соответствия выводов Arduino и выводов светодиодного индикатора.

Код этого проекта:

byte numbers = {
B11111100, B01100000, B11011010, B11110010, B01100110,
B10110110, B10111110, B11100000, B11111110, B11100110
};
void setup() {
for(int i = 2; i pinMode(i, OUTPUT);
}
pinMode(9, INPUT);
}
int counter = 0;
bool go_by_switch = true;
int last_input_value = LOW;
void loop() {
if(go_by_switch) {
int switch_input_value = digitalRead(9);
if(last_input_value == LOW && switch_input_value == HIGH) {

}
last_input_value = switch_input_value;
} else {
delay(500);
counter = (counter + 1) % 10;
}
writeNumber(counter);
}

Void writeNumber(int number) {
if(number 9) {
return;
}
byte mask = numbers;
byte currentPinMask = B10000000;
for(int i = 2; i if(mask & currentPinMask) digitalWrite(i,HIGH);
else digitalWrite(i,LOW);
currentPinMask = currentPinMask >> 1;
}
}

Существенно расширить потенциал плат Ардуино можно и с помощью дополнительных модулей, которые можно подключить к PIN выводам практически любого устройства. Рассмотри наиболее популярные и интересные модули расширения или как их еще называют - шилды.