Introduzione ad Arduino: 18 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Ti sei mai chiesto di creare i tuoi dispositivi come la stazione meteorologica, il cruscotto dell'auto per monitorare il carburante, la velocità e il rilevamento della posizione o controllare i tuoi elettrodomestici controllati da smartphone o ti sei mai chiesto di realizzare robot sofisticati in grado di parlare, camminare e muovere le braccia o che ne dici di creare i tuoi dispositivi per lettori mp3, creare un dispositivo di rilevamento delle impronte digitali, un sistema di irrigazione automatizzato delle piante, un sensore per terremoti, un walkie talkie o un sistema di sorveglianza basato su telecamere CCTV telecomandate. Se te lo sei mai chiesto e sei disposto a dare il tuo contributo alla digitalizzazione del mondo, allora credi di poter realizzare tutte le cose che vuoi creare e quindi devi conoscere un po' di elettronica di base e di microcontrollori. Il microcontrollore è un circuito integrato compatto che riceve input da diversi sensori, ad esempio sensore di temperatura, sensore di rilevamento del movimento, sensore di rilevamento della distanza, ecc. ed è programmato per ottenere l'output desiderato da attuatori, ad esempio led, motori, relè, ecc. Conoscere l'open source di oggi l'apprendimento, la comprensione e la realizzazione di tali dispositivi non è un compito difficile con il grande contributo della comunità Arduino al mondo è accessibile a tutti gli hobbisti e ingegneri di tutto il mondo.

Arduino è una piattaforma hardware e software open source per hobbisti e ingegneri per leggere input da diversi sensori, elaborare quegli input e fornire l'output del desiderio azionando diversi attuatori, ad es. Fondamentalmente puoi dire che Arduino può essere un cervello di molti progetti.

Passaggio 1: tipi di Arduino

Esistono diversi tipi di schede Arduino con numeri diversi di pin analogici, digitali e PWM e la cosa bella è che puoi facilmente iniziare a lavorare con uno di essi. Diverse aggiunte di Arduino sono elencate qui.

● Arduino Uno

● Arduino Due

● Arduino Mega

● Scheda Arduino Leonardo

● Scheda Arduino Lillypad

Passaggio 2: Arduino Uno

La maggior parte dei principianti inizia a utilizzare Arduino Uno, è a bordo che ha il microcontrollore principale ATMegga328 con memoria di 2KB SRAM E 32KB flash ha 14 I/0 digitali in cui 6 sono PWM e 6 sono pin di uscita analogici. un pulsante di ripristino, un jack di alimentazione, una connessione USB e altro ancora. Include tutto il necessario per reggere il microcontrollore; basta collegarlo a un PC con l'aiuto di un cavo USB e fornire l'alimentazione per iniziare con un adattatore CA-CC o una batteria.

Passaggio 3: Arduino Due

Il microcontrollore principale di Arduino Due è AT91SAM38XE con memoria di 96KB SRAM, 512KB di flash costituiti da 54 pin digitali di cui 12 PWM e 16 pin di ingresso analogico

Passaggio 4: Arduino Mega

Contiene ATmea2560 come microcontrollore con memoria di 8KB

SRAM e flash da 256 KB con 54 pin IO digitali in cui 12 sono PWM e 16 pin di ingresso analogico, un pulsante di ripristino, un jack di alimentazione, una connessione USB e un pulsante di ripristino. Include tutto il necessario per reggere il microcontrollore; basta collegarlo a un PC con l'aiuto di un cavo USB e fornire l'alimentazione per iniziare con un adattatore da CA a CC o una batteria. L'enorme numero di pin rende questa scheda Arduino molto utile per la progettazione di progetti che richiedono una serie di ingressi o uscite digitali come molti pulsanti.

Passaggio 5: Arduino Leonardo

Il suo microcontrollore principale è ATmega32u4 con memoria di 2,5 KB SRAM e 32 KB flash con 20 pin IO digitali e 12 pin di ingresso analogico. La prima scheda di sviluppo di un Arduino è la scheda Leonardo. Questa scheda utilizza un microcontrollore insieme all'USB. Ciò significa che può essere anche molto semplice ed economico. Poiché questa scheda gestisce direttamente l'USB, è possibile ottenere librerie di programmi che consentono alla scheda Arduino di seguire una tastiera del computer, un mouse, ecc.

Passaggio 6: scheda Arduino LilyPad

La scheda Arduino Lily Pad è una tecnologia e-textile indossabile. Ogni scheda è stata progettata in modo fantasioso con enormi cuscinetti di collegamento e una parte posteriore liscia per consentire loro di essere cuciti nei vestiti utilizzando un filo conduttivo. Questo Arduino comprende anche schede I/O, alimentazione e sensori costruite appositamente per gli e-textile. Questi sono anche lavabili!

Passaggio 7: strumenti per l'ambiente di sviluppo Arduino

Linguaggio di programmazione Arduino:

Arduino è programmato in C++ che viene utilizzato in diversi aspetti di progetti come lo sviluppo di software, ma per Arduino C++ viene utilizzato con funzioni aggiuntive. Puoi creare uno schizzo Arduino, lo schizzo Arduino è il nome dato al file di codice Arduino. Scrivi il codice in Arduino IDE. Questi schizzi possono essere salvati nelle cartelle del progetto e l'IDE offre la possibilità di compilare il codice C++ in linguaggio macchina e caricarli nella scheda Arduino.

Arduino IDE

Arduino IDE (Integrated Development Environment) è lo strumento di modifica, compilazione e caricamento del codice C++ in cui puoi scrivere il tuo programma per programmare pin IO per vari scopi e puoi utilizzare librerie open source per scrivere programmi sofisticati integrati con diverse funzioni che vedremo in seguito discutere in dettaglio sulle biblioteche.

Passaggio 8: installazione dell'IDE Arduino

Passaggio 1. Scarica Arduino IDE

Passaggio 2. Attendi il completamento del processo di download.

Passaggio 3. Installa il software e scegli i componenti che desideri installare, nonché il percorso di installazione.

Passaggio 4. Accetta l'installazione del driver quando richiesto da Windows 10

Passaggio 9: installazione del driver Arduino

Vai su Start-> digita Gestione dispositivi '> fai doppio clic sul primo risultato per avviare Gestione dispositivi.

1. Vai su Porte > individua la porta Arduino UNO

2. Se non riesci a trovare quella porta, vai su Altri dispositivi e individua Dispositivo sconosciuto

3. Seleziona la porta Arduino UNO > fai clic su Aggiorna driver.

4. Seleziona l'opzione "Sfoglia il mio computer per il software del driver"> vai alla posizione di download del software Arduino> seleziona il file arduino.inf/Arduino UNO.inf (a seconda della versione del software)

5. Attendere finché Windows non completa il processo di installazione del driver.

Ora che hai installato il software e il driver Arduino sul tuo computer, è il momento di aprire il tuo primo schizzo. Seleziona il tipo e la porta della tua scheda e carica un programma per assicurarti che la tua scheda sia attiva e funzionante.

Passaggio 10: rappresentazione grafica dell'IDE Arduino

Poiché Arduino IDE viene utilizzato per modificare, salvare, compilare e caricare il codice in Arduino, ecco la rappresentazione grafica di Arduino IDE.

Passaggio 11: aprire un nuovo file nell'IDE di Arduino

Per aprire un nuovo file clicca su file->nuovo

Passaggio 12: per salvare lo schizzo Arduino

Verrà aperto un nuovo file

Passaggio 1: per salvare lo schizzo Arduino vai su File-> salva Verrà visualizzata una finestra per salvare lo schizzo

Passaggio 2: rinomina lo schizzo Arduino e fai clic sul pulsante Salva. Lo schizzo verrà salvato.

Passaggio 13: esempi del programma Arduino

Arduino IDE include molti programmi di esempio per imparare e realizzare progetti da essi, questi esempi riguardano il lampeggio di un led, l'uscita di ingresso analogica e digitale, la comunicazione seriale, il sensore, ecc.

Per aprire il programma di esempio di lampeggio led clicca su File->Esempio->Base->Blink

Passaggio 14: librerie Arduino

Secondo la community di Arduino Le librerie sono una raccolta di codice che semplifica la connessione a un sensore, display, modulo, ecc. Ad esempio, la libreria LiquidCrystal integrata semplifica la comunicazione con i display LCD a caratteri. Ci sono centinaia di librerie aggiuntive disponibili su Internet per il download”. Le librerie includono metodi e funzioni comuni come driver di dispositivo o funzioni di utilità utilizzando le librerie diventa facile da programmare senza codificare molte righe è possibile utilizzare le funzioni di pre-compilazione per il programma. Esistono varie librerie open source disponibili su Internet, Arduino IDE fornisce anche librerie create dalla comunità Arduino come libreria per il controllo di servomotori, Ethernet, ecc. Arduino IDE fornisce anche l'opzione per installare e utilizzare librerie esterne che puoi anche crea le tue librerie e installale nell'IDE di Arduino.

Metodo di installazione della libreria Arduino

Esistono due metodi attraverso i quali possiamo installare la libreria in Arduino IDE uno è tramite Arduino IDE Library Manager e l'altro è tramite l'utilizzo del file.zip la maggior parte delle librerie sono disponibili sul gestore della libreria Arduino ma ci sono molte librerie che gli sviluppatori le creano da soli e rendili disponibili su github in modo da avere entrambe le opzioni ma possiamo usare entrambe.

Installazione della libreria utilizzando Library Manager

Per installare la libreria utilizzando il gestore della libreria, fai clic su schizzo-> includi libreria-> Gestisci librerie

Dopo che questo gestore di librerie sarà aperto, qui puoi vedere le librerie che sono già installate. In questo esempio installeremo RTCZero per questo devi cercare la libreria RTCZero quando la trovi scegli la sua versione e fai clic sul pulsante Installa, l'installazione verrà avviata.

Importazione di una libreria.zip

Le biblioteche sono spesso distribuite come file o cartelle ZIP. Il nome della cartella è il nome della libreria. All'interno della cartella ci sarà un file.cpp, un file.h e spesso un file keywords.txt, una cartella degli esempi e altri file richiesti dalla libreria.

Per installare la libreria zip fare clic su schizzo->Includi libreria->Aggiungi libreria.zip

La finestra Sfoglia sarà aperta lì, imposta la posizione in cui è salvata la libreria zip e fai clic sul pulsante Apri

Passaggio 15: tasti di scelta rapida dell'IDE Arduino

Arduino IDE ha alcuni tasti brevi attraverso i quali possiamo eseguire diverse funzioni come la compilazione, il caricamento, il salvataggio ecc.

Passaggio 16: pin IO di Arduino

Arduino è una scheda di prototipazione che di solito viene fornita con diverse configurazioni di pin I/O (input/output), i pin sono pin analogici o digitali,

Pin analogico

I pin analogici sono in realtà pin di input che vengono solitamente utilizzati per leggere dati fisici come input o è un pin in grado di leggere dati fisici da sensori, un sensore è un dispositivo in grado di convertire l'energia fisica in energia elettrica. Arduino può leggere questa energia elettrica come segnale elettrico usando pin analogici

Perno digitale

Il pin digitale può essere sia INPUT che OUTPUT quindi come viene chiamato può leggere INPUT e scrivere OUTPUT in forma digitale. I dati digitali sono sotto forma di ALTO o BASSO dove ALTO significa ACCESO e BASSO significa SPENTO ad esempio se il led è collegato ai pin digitali di Arduino e si programma questo pin come ALTO alla fine il led si accenderà e programmandolo per ottenere BASSO il led si spegnerà.

Pin di modulazione dell'ampiezza dell'impulso

Alcuni dei pin digitali in Arduino hanno funzionalità aggiuntive per fornire un output analogico e sono chiamati pin PWM, la funzione dei pin PWM è di scrivere OUTPUT nell'intervallo di livello tra i livelli HIGH e LOW, supponiamo che il led sia collegato al pin PWM e si desidera controllare la luminosità del led o del motore è collegato al pin PWM e si desidera controllare la velocità del motore è possibile assegnare il valore da 0-255 per controllare la luminosità o la velocità.

Passaggio 17: programma di lampeggio LED Arduino

Quando Arduino IDE e driver sono installati, connettersi al programma

Arduino per far lampeggiare un LED sono necessari i componenti menzionati di seguito

Componenti utilizzati per il progetto LED Blink

● Arduino Uno

● Cavo USB tipo A/B

● Resistenza da 220 Ohm

● LED

● Tagliere

Schema

Collegare il pin 5 di Arduino Uno al resistore da 220 ohm e collegare l'altro pin del resistore al pin dell'anodo (+) del LED e collegare il pin GND di Arduino Uno al pin del catodo (-) del LED.

Programma di scrittura per far lampeggiare un LED

Passaggio 1. Aprire l'IDE Arduino.

Passaggio 2. Apri un nuovo schizzo

Passaggio 3. Salva il nuovo schizzo come PROGRAMMA BLINK LED e pulisci il programma

Passaggio 4. Seleziona la scheda facendo clic su Strumenti->Scheda:-> Arduino Uno

Passaggio 5. Selezionare la porta COM facendo clic su Strumenti->Porta

Passaggio 6. Fare clic sul pulsante Compila

Passaggio 7. Attendi il completamento della compilazione, quindi fai clic sul pulsante Carica

Vedrai il messaggio "Caricamento completato" mentre vedi questo messaggio il led collegato sul pin 5 di Arduino sembrerà lampeggiare dopo un secondo.

Passaggio 18: monitor seriale

L'IDE Arduino ha una funzione che può essere di grande aiuto nel debug degli schizzi o nel controllo di Arduino dalla tastiera del tuo computer. Il monitor seriale è una finestra pop-up separata che funge da terminale separato che comunica ricevendo e inviando dati seriali.

Puoi modificare il programma di lampeggio del led per vedere lo stato del LED collegato sul pin 5 di Arduino è ALTO o BASSO sul tuo computer usando il monitor seriale di Arduino IDE usando la capacità di comunicazione seriale di Arduino, per farlo prima devi impostare il seriale il baudrate a 9600 baud rate è semplicemente definito come la velocità di trasmissione dei dati da Arduino al computer o viceversa in termini di bit al secondo, quindi impostare la velocità di trasmissione su 9600 è come se la velocità di trasmissione fosse di 9600 bit al secondo.

Programma di scrittura per far lampeggiare un LED

Passaggio 1. Aprire l'IDE Arduino.

Passaggio 2. Apri un nuovo schizzo

Passaggio 3. Salva il nuovo schizzo come PROGRAMMA BLINK LED e scrivi il programma

Passaggio 4. Seleziona la scheda facendo clic su Strumenti->Scheda:->Arduino Uno

Passaggio 5. Selezionare la porta COM facendo clic su Strumenti->Porta

Passaggio 6. Fare clic sul pulsante Compila

Passaggio 7. Attendi il completamento della compilazione, quindi fai clic sul pulsante Carica

Passaggio 8. Aprire il monitor seriale premendo Ctrl+Shift+m o facendo clic sull'angolo in alto a destra.

Passaggio 9. Impostare la velocità di trasmissione del monitor seriale poiché sia Arduino che il computer devono avere la stessa velocità di trasmissione per la comunicazione seriale.

Qui vedrai non appena il LED diventa ALTO o BASSO il messaggio viene stampato in serie sul monitor seriale