معرفی آردوینو

به نام حضرت حق

برد آردوینو از یک میکروکنترلر کوچک ساخته شده که در حقیقت نقش یک کامپیوتر کوچک و ارزان را ایفا می کند. آردوینو می تواند با استفاده از سنسور های مختلف، محیط اطراف را احساس کند ، آردوینو می تواند با کنترل لامپ ها ، موتور ها  و سایر ماژول ها بر دنیای اطراف خود تأثیر گزاری کند.  آردینو از دو قسمت عمده تشکیل شده است. قسمت اول همان برد آردینو می باشد و قسمت دیگر نرم افزاری است که شما از طریق آن دستوراتی را برای آردینو نوشته و سپس وارد برد می کنید (Arduino IDE) . همچنین این برد شامل تمام قطعات مورد نیاز یک میکروکنترلر برای ارتباط با کامپیوتر می باشد. برد های اردوینو انواع مختلفی دارد که ساده ترین آنها برد اُنو (Uno) می باشد که از میکروکنترلر ATmega328 ساخته شده است.

با توجه به شکل، که مربوط به یک برد آردوینو اُنو می باشد، دو ردیف سوکت در بالا و پایین برد قرار گرفته که هر کدام از انها به عنوان کانکتور، مورد استفاده قرار می گیرند و می توانند به سنسورها و یا محرک ها وصل شوند.

حسگرها و محرک ها

سنسور (حسگر) قطعه ای است که زمانی که چیزی را حس می کند ان را به شکل سیگنال به کامپیوتر ارسال می کند.  محرک (Actuator) قطعه ای است که یک سیگنال را از کامپیوتر دریافت کرده و عملی را انجام می دهد. آردوینو تقریبا می تواند به هر چیزی وصل شود ، کامپیوتر شخصی ، گوشی موبایل ، تبلت ، لپ تاپ ، شبکه های محلی و اینترنت از طریق سیم و وایفای ، اتومبیل شخصی ، دستگاهای موجود در منزل و هزاران هزار مورد دیگر.

سوکت های برد آردوینو

14 سوکت دیجیتال که می توان هم به عنوان ورودی (از سنسورها) و هم به عنوان خروجی  از آنها استفاده نمود.  هر کدام از این سوکت ها، چه به عنوان خروجی و چه به عنوان ورودی، در آن واحد فقط می توانند یکی از این دو مقدار را داشته باشند: مثبت (HIGH) و یا منفی (LOW). اینکه این سوکت ها ورودی و یا خروجی باشند توسط Arduino IDE مشخص می شوند.

6 سوکت آنالوگ خروجی: برای این شش سوکت در واقع از سوکت های دیجیتال (3، 5، 6، 9، 10، 11) استفاده می شود که در واقع کاربرد دیگر سوکت های دیجیتال می باشد. البته برای این منظور بایستی در برنامه ای که نوشته میشود کاربرد این سوکت ها نیز مشخص گردد.

6 سوکت آنالوگ ورودی(از 0 تا 5) که برای خواندن مقدار ولتاژ از سنسورهای آنالوگ مورد استفاده قرار می گیرند. بر خلاف سوکت های دیجیتال که فقط می توانند دو مقدار داشته داشته باشند، این سوکت ها می توانند 1024 مقدار متفاوت ولتاژ را اندازه گیری نمایند.

تغذیه آردوینو

تغذیه آردوینو:

این بردها را می توان بوسیله یو اس بی کامپیوتر، شارژرهای یو اس بی و یا یک آداپتور (ترجیحا 9 ولت و با فیش 2.1 میلی متری با مرکز مثبت(یعنی وسط فیش مثبت باشد)) تغذیه نمود. تا هنگامی که تغذیه از سوکت تغذیه برد برقرار باشد، آردوینو از آن استفاده می کند در غیر اینصورت به صورت اتوماتیک از یو اس بی تغذیه می شود. جهت ایمنی برد بهتر است که تغذیه در دوسمت همیشه برقرار باشد.

نرم افزار Integrated Development Environment(IDE)

نرم افزار Integrated Development Environment(IDE)

 

این نرم افزار پل ارتباطی بین ما و آردوینو می باشد که بر روی کامپیوتر نصب شده و بوسیله آن می توان برای برد آردوینو برنامه نویسی کرد و ان را به آردوینو انتقال دهیم.

زبان برنامه نویسی در این نرم افزار بسیار ساده می باشد که بعد از نوشتن برنامه و آپلود آن، ابتدا برنامه نوشته شده به زبان "سی (C)" و سپس توسط کامپایلر AVR-GCC به زبان قابل فهم برای برد آردوینو تبدیل می شود و یکی از دلایل قابل فهم بودن آردوینو استفاده از همین نرم افزار ساده می باشد که ما را از یادگیری پیچیدگی های زبان برنامه نویسی میکروکنترولر، بی نیاز می سازد.

نخستین پروژه در آردوینو

چراغ چشمک زن

پروژه چراغ چشمک زن ساده ترین پروژه، برای کسانی است که می خواهند 

کار با میکروکنترلرها را اغاز کنند.
یک ال ای دی زرد رنگ که با برچسب (L) بر روی بورد مشخص شده است، به طور مستقیم به پین 13 وصل می باشد که می توان برای این پروژه از آن استفاده نمود. همچنین می توان با وصل کرد یک ال ای دی به بورد مانند شکل زیر این را نیز انجام داد.

وسایل مورد نیاز:

-         بورد آردوینو

-         ال ای دی 5 میلی متری

 

بایستی به نحوه صحیح قرارگیری ال ای دی بر رو بورد توجه نماییم. پایه ای که با A مشخص شده است همان آند (قطب مثبت) بوده و باید در پین 13 قرار گیرد و پایه ای که با K مشخص شده است همان کاتد (قطب منفی) است و باید در پین زمین (GND) قرار گیرد. اکنون که ال ای دی در جای خود قرار گرفته است بایستی آردوینو را از طریق وارد کردن یک سری دستورات در برنامه IDE آماده اجرای پروژه نمایید.

در برنامه IDE از طریق گزینه File\Example\01.Basice\Blink دستور مورد نظر را فرا خوان کنید. همچنین می توانید به صورت دستی کد زیر را در برنامه وارد نمایید.

 

 

// Blinking LED

 

const int LED = 13;       // LED connected to

                          // digital pin 13

void setup()

{

pinMode(LED, OUTPUT);     // sets the digital

                          // pin as output

}

void loop()

{

digitalWrite(LED, HIGH);  // turns the LED on

delay(1000);              // waits for a second

digitalWrite(LED, LOW);   // turns the LED off

delay(1000);              // waits for a second

}

مراحل برنامه نویسی آردوینو:

1. اتصال بورد بوسیله یو اس بی به کامپیوتر
2. نوشتن برنامه برای بورد بوسیله نرم افزار IDE
3. آپلود کردن برنامه نوشته شده توسط یو اس بی (بعد از این مرحله بورد، خاموش شده و بعد از چند ثانیه دوباره روشن می شود)
4. اجرای برنامه توسط آردوینو

این نرم افزار را می توان از طریق وب سایت رسمی آردوینو و با توجه به سیستم عامل کامپیوترمان، دانلود نماییم. بعد از نصب نرم افزار، بورد آردوینو را از طریق درگاه یو اس بی به کامپیوتر متصل نمایید. مشاهده می کنید که یک ال ای دی سبز (PWR) روشن می شود و یک ال ای دی زرد (L) نیز شروع به چشمک زدن می نماید. اکنون سیستم عامل شما به صورت خودکار درایور های آردوینو را شناسایی خواهد کرد.

حال که درایور های شما تنظیم شده است، بایستی درگاه اتصال بورد آردوینو را برای نرم افزار مشخص کنیم:

ابتدا نرم افزار را اجرا کرده و از طریق Tools menu گزینه Serial port را انتخاب نمایید. متوجه خواهید شد که چندین درگاه COM در لیست وجود دارد. برای یافتن درگاه بورد خودتان بایستی بورد را از کامپیوتر جدا کرده و دوباره لیست را نگاه کنید .متوجه خواهید شد که یکی از درگاه ها حذف شده است که در حقیقت همان درگاه مورد نظر بورد شماست و شما بایستی بعد از اتصال مجدد بوردتان آن درگاه را انتخاب نمایید.

اکنون نرم افزار و بورد آردوینو آماده استفاده می باشد.