ARDUINO платформасының бағдарламалау құралдарын оқу

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

Астана Халықаралық университетінің

педагогикалық колледжі

Курстық

жұмыс

Тақырыбы: «Arduino ортасында жобалық жұмыстарды ұйымдастыру»

Орындаған: Нұрдәулет Дидар

Тобы: 3 ИВТК

Тексерген: Туреханов Сейсен

Астана 2024

Мазмұны

Кіріспе

1 Arduino платформасы туралы жалпы ақпарат

1. 1 Arduino платформасы . . . 4

1. 2 Arduino артықшылығы неде5

1. 3 Arduino тарихы6

2 Arduino платформасы қай жерде қолдан. 9

2. 1 Жарық диодты басқару9

2. 2 Сигналдарды қарапайым шифрлау. 11

2. 3 Жарық диодты жарықтылықты басқару. 19

2. 4 Практикалық жұмыс. 29

ҚОРЫТЫНДЫ. . 35

АҚПАРАТ КӨЗДЕРІ . . 40

КІРІСПЕ

Arduino көмегімен кез келген дерлік идеяны жүзеге асыруға болады. Бұл суаруды автоматты басқару жүйесі немесе веб-сервер, тіпті мультикоптерге арналған автопилот болуы мүмкін. Сонымен, Arduino - бұл Arduino интеграцияланған ортасында қарапайым және түсінікті бағдарламалау тілінде микроконтроллер негізіндегі құрылғыларды әзірлеуге арналған платформа. Сенсорларды, жетектерді, динамиктерді, қосымша модульдерді және қосымша чиптерді қосу арқылы біз Arduino-ны кез келген басқару жүйесінің «миы» ретінде пайдалана аламыз. Arduino платформасы мүмкін болатын барлық нәрселерді тізімдеу қиын, өйткені мүмкіндіктер тек біздің қиялымызбен шектеледі. Бұл курстық жұмыс дағдыларды қамтамасыз ететін көптеген зертханалық жұмыстарды орындау арқылы бізді Arduino функционалдығымен таныстыру үшін нұсқаулық болады.

Бұл курстық жұмыс кіріспеден, екі тараудан, қорытындыдан және пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады. Бірінші тарауда Arduino платформасы туралы жалпы ақпарат бар. Екінші тарауда Arduino-ның практикалық қолданулары сипатталады.

Бұл курстық жұмыстың мақсаты микроконтроллерлерді бағдарламалау саласында практикалық дағдыларды меңгеру болып табылады. Осы мақсатқа жету үшін келесі міндеттердің орындалуын қамтамасыз ету қажет:

ARDUINO платформасымен жұмыс істеу дағдыларын меңгеру;

ARDUINO платформасының бағдарламалау құралдарын оқу;

ARDUINO сәтті бағдарламалау үшін бағдарламаларды жазу.

Курстық жұмыстың теориялық негізін тікелей ARDUINO-ға арналған отандық және шетелдік әдебиеттер құрады. Авторлары - көрнекті бағдарламашылар Виктор Петина мен Джереми Блум.

1 ARDUINO ПЛАТФОРМАСЫ ТУРАЛЫ ЖАЛПЫ АҚПАРАТ

Ardiuno деген не?

Arduino - электроника, автоматика, процесстерді және робототехниканы автоматтандыру саласындағы қарапайым жүйелерді, модельдерді және тәжірибелерді құруға және прототиптеуге арналған аппараттық-бағдарламалық құралдардың сауда белгісі.

Arduino - сандық құрылғыларды құруға арналған бір тақталы микроконтроллерлер мен микроконтроллер жинақтарын жобалайтын және өндіретін ашық бастапқы коды бар аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз ету компаниясы, жоба және пайдаланушылар қауымдастығы.

Arduino атауы жобаның кейбір негізін қалаушылар кездескен Италияның Иврея қаласындағы бардан шыққан. Бар 1002 жылдан 1014 жылға дейін Иврея наурызының марграбы және Италия королі болған Ивреялық Ардуиннің атымен аталған.

Arduino Uno сипаттамалары:

Arduino Uno сипаттамалары:: Микроконтроллер

ATmega328

Arduino Uno сипаттамалары:: Жұмыс кернеуі

5 В

Arduino Uno сипаттамалары:: Кіріс кернеуі (ұсынылады)

7-12 В

Arduino Uno сипаттамалары:: Кіріс кернеуі (шектеу)

6-20 В

Arduino Uno сипаттамалары:: Сандық кірістер/шығыстар

14 (оның 6-ы PWM шығысы ретінде пайдаланылуы мүмкін)

Arduino Uno сипаттамалары:: Аналогтық кіріс

Arduino Uno сипаттамалары:: Кіріс/шығыс арқылы тұрақты ток

40 мА

Arduino Uno сипаттамалары:: 3, 3 В шығысы үшін тұрақты ток

50 мА

Arduino Uno сипаттамалары:: Флэш жады

32 КБ (ATmega328), оның 0, 5 КБ жүктеуші үшін пайдаланылады

Arduino Uno сипаттамалары:: Жедел Жадтау Құрылғысы

2 КБ (ATmega328)

Arduino Uno сипаттамалары:: EEPROM

1 КБ (ATmega328)

Arduino Uno сипаттамалары:: Сағат жиілігі

16 МГц

Arduino - Arduino. cc әзірлеген және 2010 жылы шыққан Microchip ATmega328P микроконтроллеріне (MCU) негізделген ашық бастапқы микроконтроллер тақтасы. Микроконтроллер тақшасы сандық және аналогтық кірістердің жинақтарымен жабдықталған. әртүрлі кеңейту тақталарына (қалқандарға) және басқа схемаларға қосылуға болатын шығыс контактілері (I/O) . Тақтада 14 сандық енгізу/шығару істіктері (оның алтауында PWM шығысы бар), 6 аналогтық енгізу/шығару істіктері бар және USB Type B кабелі арқылы Arduino IDE (біріктірілген әзірлеу ортасы) арқылы бағдарламаланады. Ол USB кабелінен немесе 9 В төртбұрышты батарея сияқты 7-20 В-қа есептелген баррель қосқышынан қуат алуға болады. Оның Arduino Nano тақтасы сияқты микроконтроллері және Леонардо тақтасы сияқты қосқыштары бар. Аппараттық анықтамалық дизайн Creative Commons Attribution Share-Alike 2. 5 лицензиясы бойынша лицензияланған және Arduino веб-сайтында қолжетімді. Кейбір аппараттық нұсқаларға арналған макеттер мен өндіріс файлдары да қол жетімді.

«Uno» сөзі итальян тілінен аударғанда «бір» дегенді білдіреді және Arduino аппараттық және бағдарламалық жасақтамасының негізгі жаңартуын білдіру үшін таңдалған. Uno тақтасы Duemilanove нұсқасының мұрагері болды және USB негізіндегі тақталардың Arduino сериясының тоғызыншы нұсқасы болды. Arduino Uno тақтасына арналған Arduino IDE 1. 0 нұсқасы енді жаңарақ нұсқаларға әзірленді. Борттағы ATmega328 алдын ала бағдарламаланған жүктеушімен бірге келеді, ол оған жаңа кодты сыртқы аппараттық бағдарламалаушыны пайдаланбай жүктеуге мүмкіндік береді.

Arduino Nano - әуесқой радиобағдарламашылар арасында ең танымал үштіктің бірі болып табылатын шағын әзірлеу тақтасы. Қарапайым өлшеміне қарамастан, ол функционалдық жағынан танымал Arduino Uno-дан еш кем түспейді және өлшемдері маңызды рөл атқаратын жобаларда қолданылуы мүмкін. Жоғарыдағы суреттен көрініп тұрғандай, бұл тақтаның сыртқы әлеммен байланысы үшін түйреуіш тақырыптары бар. Бұл прототип жасау үшін ыңғайлы, бірақ қаласаңыз, оларды орнатудың қажеті жоқ. Бұл жағдайда сымдар қажетті терминалдарға тікелей дәнекерленген. Сондай-ақ, Arduino модификациясы үшін үлкен әртүрлілік ойлап табылған жобада мамандандырылған кеңейту тақталарын (қалқандарды) пайдалану кезінде түйреуіш блоктары қажет.

Егер сіз Arduino Nano тақтасын мұқият зерттесеңіз, онда сіз тек ATmega328 микроконтроллерін ғана емес, сонымен қатар тұтастай алғанда осы аппараттық кешеннің «өмірлік функцияларын» қамтамасыз ететін бірқатар қосымша компоненттерді байқайсыз. 2-суретте олардың әрқайсысы не үшін жауапты екенін көруге болады.

Қуат түйреуіштері

VIN: кернеуі 7-ден 12 вольтке дейінгі сыртқы қуат көзін қосуға арналған кіріс пин.

5В: шығысы 5 вольт және максималды тогы 800 мА болатын борттық кернеу реттегішінің шығыс істікшесі. Құрылғыны 5 В шығысы арқылы қуаттандыру ұсынылмайды - сіз тақтаны өртеп жіберу қаупі бар.

3, 3 В: шығысы 3, 3 вольт және максималды ток 50 мА болатын FT232R микросхемасының тұрақтандырғышынан шығатын пин. Құрылғыны 3V3 түйреуіш арқылы қуаттандыру ұсынылмайды - сіз тақтаны өртеп жіберу қаупі бар.

GND: жердегі терминалдар.

AREF: «СЫРТҚЫ» параметрімен analogReference() функциясын пайдаланған кезде аналогтық өлшемдер орындалатын ADC сыртқы эталондық кернеуін қосуға арналған түйреуіш.

Енгізу/шығару порттары

Сандық кірістер/шығыстар: түйреуіштер 0-13

Бірінің логикалық деңгейі 5 В, нөл 0 В. Максималды шығыс тогы 40 мА. Тарту резисторлары контактілерге қосылады, олар әдепкі бойынша өшіріледі, бірақ бағдарламалық құрал арқылы қосылуы мүмкін.

PWM: түйреуіштер 3, 5, 6, 9, 10 және 11

PWM сигналы ретінде аналогтық мәндерді шығаруға мүмкіндік береді. PWM ені өзгермейді және 8 битке орнатылған.

ADC: A0-A7 түйреуіштері

Аналогтық кернеуді сандық түрде көрсетуге мүмкіндік береді. ADC бит өлшемі өзгермейді және 10 битке орнатылған. Кіріс кернеуінің диапазоны 0-ден 5 В-қа дейін. Егер сіз көбірек кернеу қолдансаңыз, микроконтроллерді өлтіресіз.

TWI/I²C: A4(SDA) және A5(SCL) түйреуіштері

I²C интерфейсі арқылы перифериялық құрылғылармен байланысу үшін. Жұмыс істеу үшін Wire кітапханасын пайдаланыңыз.

SPI: түйреуіштер 11(MOSI), 12(MISO), 13(SCK) және 10(SS)

SPI интерфейсі арқылы перифериялық құрылғылармен байланысу үшін. Жұмыс істеу үшін SPI кітапханасын пайдаланыңыз.

UART: түйреуіштер 0(RX) және 1(TX)

Arduino тақтасын компьютермен немесе басқа құрылғылармен сериялық интерфейс арқылы байланысу үшін қолданылады. 0(RX) және 1(TX) түйреуіштер сәйкес USB-UART түрлендіргішіне FT232R қосылған. Сериялық интерфейспен жұмыс істеу үшін Сериялық кітапхана әдістерін қолданыңыз.

Arduino платформасы

Arduino платформасы әзірлеуші тақтасының өзінен басталады. Ол осылай көрінеді.

Arduino екі негізгі бөліктен тұрады - тікелей Arduino тақтасы, ол жеке нысандарды жасау кезінде жұмыс істейтін аппараттық құралдың бөлігі болып табылады. Және Ide әзірлеу орталары-компьютерде жұмыс істейтін бағдарламалық құрал. Ide эскиздерді (шағын компьютерлік бағдарламалар) жасау үшін қажет, содан кейін олар Arduino тақтасына түсіріледі. Эскиз платаға не істеу керектігін "айтады".

IDE бұл суретте көруге болатын кіріктірілген даму ортасы. Шын мәнінде, бұл кодинг үшін қажет. Сіз онда бағдарламаның мәтінін жазасыз. Айтпақшы, техникалық тұрғыдан Сіз тек Arduino IDE-ге байланбайсыз. Сіз Arduino тақталарын бағдарламалай аласыз және қаласаңыз, eclipse немесе басқа ұқсас бағдарламалық жасақтама пакеттерін қолдана аласыз.

Біз әлі де жергілікті Arduino IDE-ді қарастырамыз. Бұл өздігінен оңай және жұмыс істеу оңай. Arduino бізге көбірек мүмкіндіктер береді және бағдарламалау процесін мүмкіндігінше жеңілдетеді. Егер сіз оны жақсы көрсеңіз, мен таң қалмас едім.

Сонымен, Arduino IDE бағдарламасы не үшін қажет?

Онда сіз код жаза аласыз, оны құрастыра аласыз. Сіз бағдарламаларды жаза аласыз және оларды тақтаға жүктей аласыз. Бұл суретте бәрі көрінбейді, бірақ біз бағдарламаның қалған терезелерімен кейінірек танысамыз. Бұл платформаның маңызды бөлігі. Сіз оны веб-сайттан жүктейсіз arduino. cc. сайтқа кіріңіз, бағдарламаны жүктеңіз, компьютерге орнатыңыз. Ол барлық операциялық жүйелерде жұмыс істейді: Windows, Linux, Mac. Мүмкін Android, Мен білмеймін, тексеру керек. Жалпы, бағдарламаны жүктеп алыңыз және орнатыңыз.

Arduino артықшылығы неде

Arduino бірнеше артықшылықтарға ие, бұл оны танымал және көптеген адамдар үшін ыңғайлы етеді:

Пайдаланудың қарапайымдылығы: Arduino қарапайымдылық пен қол жетімділікті ескере отырып жасалған. Arduino IDE даму ортасын үйрену оңай, ал Arduino бағдарламалау тілі C/C++ - ға негізделген, бірақ жеңілдетілген синтаксиске ие, бұл оны жаңадан бастаушыларға қол жетімді етеді.

Қол жетімділік: Arduino тақталар мен компоненттер қолайлы бағамен қол жетімді. Олар электроника дүкендерінде және интернет-дүкендерде оңай қол жетімді.

Икемділік және кеңейту: Arduino-ны тақталар мен модульдер арқылы оңай кеңейтуге болады. Бұл қарапайым жарықдиодты шамдардан бастап күрделі басқару жүйелеріне дейін әртүрлі жобаларды жасауға мүмкіндік береді.

Белсенді қауымдастық: Arduino пайдаланушыларының үлкен қауымдастығы бар, онда көптеген ресурстар, соның ішінде Оқу материалдары, кітапханалар, жоба мысалдары және тәжірибе алмасу және көмек алу үшін форумдар бар.

Білім беру құндылығы: Arduino-электроника мен бағдарламалауды үйренуге арналған тамаша платформа. Оның қарапайымдылығы мен қол жетімділігі оны робототехника және басқа да техникалық пәндер бойынша мектеп пен университет курстары үшін танымал таңдау етеді.

Ашық бастапқы код: Arduino пайдаланушыларға өз жобалары үшін Бағдарламалық құралды өзгертуге және таратуға мүмкіндік беретін ашық бастапқы кодқа негізделген.

Осы артықшылықтардың арқасында Arduino білім беру, хобби, зерттеу және өнеркәсіп сияқты әртүрлі салаларда кеңінен қолданылады.

Arduino платформасының қосымша артықшылығы-оның әмбебаптығы және қолданудың кең ауқымы. Міне, бірнеше қосымша аспектілер:

Әртүрлі құрылғылармен Интеграция: Arduino әртүрлі сенсорлармен, актуаторлармен және байланыс модульдерімен оңай біріктірілуі мүмкін. Бұл қоршаған ортамен өзара әрекеттесетін, деректерді жинайтын және оларға жауап беретін жобаларды жасауға мүмкіндік береді.

Көптеген тілдерді қолдау: стандартты Arduino бағдарламалау тілінен басқа, Arduino-да жобаларды әзірлеу үшін Python немесе JavaScript сияқты басқа бағдарламалау тілдерін пайдалануға мүмкіндік беретін әртүрлі кітапханалар мен кеңейтімдер бар. Бұл платформаны одан да икемді және әзірлеушілерге ыңғайлы етеді.

Прототиптерді жылдам әзірлеу мүмкіндігі: пайдаланудың қарапайымдылығы мен компоненттердің қол жетімділігінің арқасында Arduino прототиптерді жылдам әзірлеу үшін өте қолайлы. Бұл әзірлеушілерге идеялар мен тұжырымдамаларды жылдам тексеруге, уақыт пен ресурстардың шығындарын азайтуға мүмкіндік береді.

Әр түрлі платформаларды қолдау: Arduino тек Arduino темірімен шектелмейді. Arduino-мен үйлесімді көптеген клондар мен балама платформалар бар, олар жобаның нақты қажеттіліктеріне көбірек таңдау мен бейімделуге мүмкіндік береді.

Бұл қосымша артықшылықтар Arduino-ны электроника, робототехника, Автоматтандыру және т. б. салаларда әртүрлі жобалар мен зерттеулер жасау үшін одан да тартымды платформаға айналдырады.

Arduino платформасының тағы бір артықшылығы-оның модульдік архитектурасы және басқа технологиялармен интеграцияланудың қарапайымдылығы. Мұнда бірнеше қосымша артықшылықтар бар:

Әр түрлі операциялық жүйелерді қолдау: Arduino IDE Windows, macOS және Linux сияқты әр түрлі операциялық жүйелерді қолдайды, бұл оны көптеген пайдаланушылар үшін қол жетімді етеді.

Бұлтты қызметтермен Интеграция: Arduino-ны AWS IoT, Google Cloud IoT және басқалары сияқты бұлтты қызметтермен біріктіруге мүмкіндік беретін кітапханалар мен кеңейтімдер бар. Бұл бұлтпен әрекеттесе алатын қолданбалар мен құрылғылардың заттар интернетін (IoT) құру мүмкіндіктерін ашады.

Жөндеу және бақылау: Arduino қосымшаларын сериялық порт немесе USB интерфейсі арқылы жөндеуге және бақылауға мүмкіндік беретін құралдар мен кітапханалар бар. Бұл жобаларды әзірлеу және жөндеу процесін жеңілдетеді.

Сенсорлар мен актуаторлармен Интеграция: Arduino сенсорлар мен актуаторлардың кең ауқымын қолдайды, бұл қоршаған ортаға жауап беретін және әртүрлі әрекеттерді орындайтын жобаларды жасауға мүмкіндік береді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.