Arduino là một nền tảng nguyên mẫu (mã nguồn mở) dựa trên phần cứng và phần mềm dễ sử dụng. Nó bao gồm một bảng mạch, có thể được lập trình (gọi tắt là vi điều khiển) và một phần mềm làm sẵn có tên là Arduino IDE (Môi trường phát triển tích hợp), được sử dụng để viết và tải mã máy tính lên bảng vật lý.
Arduino cung cấp hệ số hình thức tiêu chuẩn giúp phá vỡ các chức năng của bộ điều khiển vi mô thành một gói dễ tiếp cận hơn
Hướng dẫn này dành cho sinh viên nhiệt tình hoặc những người có sở thích. Với Arduino, người ta có thể biết những điều cơ bản về bộ điều khiển vi mô và cảm biến rất nhanh chóng và có thể bắt đầu xây dựng nguyên mẫu với rất ít đầu tư.
Hướng dẫn này nhằm giúp bạn bắt đầu thoải mái với Arduino và các chức năng khác nhau của nó. Trước khi bạn bắt đầu tiếp tục với hướng dẫn này, chúng tôi giả định rằng bạn đã quen thuộc với những kiến thức cơ bản về C và C ++. Nếu bạn chưa hiểu rõ về những khái niệm này, thì chúng tôi sẽ đề nghị bạn xem qua các hướng dẫn ngắn của chúng tôi về C và C ++. Cũng cần hiểu biết cơ bản về vi điều khiển và điện tử
Arduino – Tổng quan
Arduino là một nền tảng nguyên mẫu (mã nguồn mở) dựa trên phần cứng và phần mềm dễ sử dụng. Nó bao gồm một bảng mạch, có thể được lập trình (gọi tắt là vi điều khiển) và một phần mềm làm sẵn có tên là Arduino IDE (Môi trường phát triển tích hợp), được sử dụng để viết và tải mã máy tính lên bảng vật lý.
Các tính năng chính là –
- Bo mạch Arduino có thể đọc tín hiệu đầu vào tương tự hoặc kỹ thuật số từ các cảm biến khác nhau và biến nó thành đầu ra như kích hoạt động cơ, bật / tắt đèn LED, kết nối với đám mây và nhiều hành động khác.
- Bạn có thể kiểm soát các chức năng của bo mạch bằng cách gửi một tập hợp các hướng dẫn đến bộ vi điều khiển trên bo mạch thông qua Arduino IDE (được gọi là phần mềm tải lên).
- Không giống như hầu hết các bảng mạch lập trình trước đây, Arduino không cần một phần cứng bổ sung (được gọi là bộ lập trình) để tải mã mới lên bảng. Bạn chỉ cần sử dụng cáp USB.
- Ngoài ra, Arduino IDE sử dụng phiên bản C ++ đơn giản hóa, giúp việc học lập trình trở nên dễ dàng hơn.
- Cuối cùng, Arduino cung cấp một hệ số hình thức tiêu chuẩn giúp phá vỡ các chức năng của bộ điều khiển vi mô thành một gói dễ tiếp cận hơn
· Các loại bảng
- Có nhiều loại bảng Arduino khác nhau tùy thuộc vào các bộ vi điều khiển khác nhau được sử dụng. Tuy nhiên, tất cả các bo mạch Arduino đều có một điểm chung: chúng được lập trình thông qua Arduino IDE.
- Sự khác biệt dựa trên số lượng đầu vào và đầu ra (số lượng cảm biến, đèn LED và nút bạn có thể sử dụng trên một bo mạch), tốc độ, điện áp hoạt động, hệ số hình thức, v.v. Một số bo mạch được thiết kế để nhúng và không có lập trình giao diện (phần cứng) mà bạn cần mua riêng. Một số có thể chạy trực tiếp từ pin 3.7V, một số khác cần ít nhất 5V.
- Dưới đây là danh sách các bảng Arduino khác nhau có sẵn.
- Bo mạch Arduino dựa trên vi điều khiển ATMEGA328
| Bảng tên | Vận hành Volt | Tốc độ đồng hồ | I / o kỹ thuật số | Đầu vào analog | PWM | UART | Giao diện lập trình |
| Arduino Uno R3 | 5V | 16MHz | 14 | 6 | 6 | 1 | USB qua ATMega16U2 |
| Arduino Uno R3 SMD | 5V | 16MHz | 14 | 6 | 6 | 1 | USB qua ATMega16U2 |
| Bảng đỏ | 5V | 16MHz | 14 | 6 | 6 | 1 | USB qua FTDI |
| Arduino Pro 3.3v / 8 MHz | 3,3V | 8MHz | 14 | 6 | 6 | 1 | Tiêu đề tương thích FTDI |
| Arduino Pro 5V / 16MHz | 5V | 16MHz | 14 | 6 | 6 | 1 | Tiêu đề tương thích FTDI |
| Arduino mini 05 | 5V | 16MHz | 14 | số 8 | 6 | 1 | Tiêu đề tương thích FTDI |
| Arduino Pro mini 3.3v / 8mhz | 3,3V | 8MHz | 14 | số 8 | 6 | 1 | Tiêu đề tương thích FTDI |
| Arduino Pro mini 5v / 16mhz | 5V | 16MHz | 14 | số 8 | 6 | 1 | Tiêu đề tương thích FTDI |
| Arduino Ethernet | 5V | 16MHz | 14 | 6 | 6 | 1 | Tiêu đề tương thích FTDI |
| Dây Arduino | 3,3V | 8MHz | 14 | số 8 | 6 | 1 | Tiêu đề tương thích FTDI |
| Bảng mạch chính LilyPad Arduino 328 | 3,3V | 8MHz | 14 | 6 | 6 | 1 | Tiêu đề tương thích FTDI |
| Bảng mạch đơn giản LilyPad Arduino | 3,3V | 8MHz | 9 | 4 | 5 | 0 | Tiêu đề tương thích FTDI |
- Bo mạch Arduino dựa trên vi điều khiển ATMEGA32u4
| Bảng tên | Vận hành Volt | Tốc độ đồng hồ | I / o kỹ thuật số | Đầu vào analog | PWM | UART | Giao diện lập trình |
| Arduino Leonardo | 5V | 16MHz | 20 | 12 | 7 | 1 | USB gốc |
| Pro micro 5V / 16MHz | 5V | 16MHz | 14 | 6 | 6 | 1 | USB gốc |
| Pro micro 3.3V / 8MHz | 5V | 16MHz | 14 | 6 | 6 | 1 | USB gốc |
| LilyPad Arduino USB | 3,3V | 8MHz | 14 | 6 | 6 | 1 | USB gốc |
- Bo mạch Arduino dựa trên vi điều khiển ATMEGA2560
| Bảng tên | Vận hành Volt | Tốc độ đồng hồ | I / o kỹ thuật số | Đầu vào analog | PWM | UART | Giao diện lập trình |
| Arduino Mega 2560 R3 | 5V | 16MHz | 54 | 16 | 14 | 4 | USB qua ATMega16U2B |
| Mega Pro 3.3V | 3,3V | 8MHz | 54 | 16 | 14 | 4 | Tiêu đề tương thích FTDI |
| Mega Pro 5V | 5V | 16MHz | 54 | 16 | 14 | 4 | Tiêu đề tương thích FTDI |
| Mega Pro Mini 3.3V | 3,3V | 8MHz | 54 | 16 | 14 | 4 | Tiêu đề tương thích FTDI |
- Bo mạch Arduino dựa trên vi điều khiển AT91SAM3X8E
| Bảng tên | Vận hành Volt | Tốc độ đồng hồ | I / o kỹ thuật số | Đầu vào analog | PWM | UART | Giao diện lập trình |
| Arduino Mega 2560 R3 | 3,3V | 84MHz | 54 | 12 | 12 | 4 | USB gốc |
Arduino – Mô tả bảng
Trong phần này ta sẽ tìm hiểu về các thành phần khác nhau trên bảng Arduino. Chúng ta sẽ nghiên cứu về board Arduino UNO vì nó là board phổ biến nhất trong họ board Arduino. Ngoài ra, nó là bảng tốt nhất để bắt đầu với điện tử và mã hóa. Một số bảng trông hơi khác so với bảng dưới đây, nhưng hầu hết các Arduinos đều có phần lớn các thành phần này chung.
| 1 | Nguồn điện USB Bảng Arduino có thể được cấp nguồn bằng cách sử dụng cáp USB từ máy tính của bạn. Tất cả những gì bạn cần làm là kết nối cáp USB với kết nối USB (1). |
| 2 | Nguồn (Giắc cắm thùng) Bo mạch Arduino có thể được cấp nguồn trực tiếp từ nguồn điện chính AC bằng cách kết nối nó với Jack thùng (2). |
| 3 | Bộ điều chỉnh điện áp Chức năng của bộ điều chỉnh điện áp là kiểm soát điện áp cấp cho bảng Arduino và ổn định điện áp DC được sử dụng bởi bộ xử lý và các phần tử khác. |
| 4 | Dao động tinh thể Bộ dao động tinh thể giúp Arduino giải quyết các vấn đề về thời gian. Arduino tính toán thời gian như thế nào? Câu trả lời là, bằng cách sử dụng bộ dao động tinh thể. Số được in trên tinh thể Arduino là 16.000H9H. Nó cho chúng ta biết rằng tần số là 16.000.000 Hertz hoặc 16 MHz. |
| 5,17 | Đặt lại Arduino Bạn có thể đặt lại bảng Arduino của mình, tức là bắt đầu chương trình của bạn từ đầu. Bạn có thể đặt lại bảng UNO theo hai cách. Đầu tiên, bằng cách sử dụng nút đặt lại (17) trên bảng. Thứ hai, bạn có thể kết nối nút đặt lại bên ngoài với chân Arduino có nhãn ĐẶT LẠI (5). |
| 6,7,8,9 | Ghim (3.3, 5, GND, Vin) 3.3V (6) – Cung cấp 3.3 volt đầu ra5V (7) – Cung cấp 5 volt đầu raHầu hết các thành phần được sử dụng với bảng Arduino hoạt động tốt với 3,3 volt và 5 volt.GND (8) (Nối đất) – Có một số chân GND trên Arduino, bất kỳ chân nào trong số đó có thể được sử dụng để nối đất cho mạch của bạn.Vin (9) – Chân này cũng có thể được sử dụng để cấp nguồn cho bảng Arduino từ nguồn điện bên ngoài, giống như nguồn điện chính AC. |
| 10 | Chân analog Bo mạch Arduino UNO có sáu chân đầu vào tương tự từ A0 đến A5. Các chân này có thể đọc tín hiệu từ một cảm biến tương tự như cảm biến độ ẩm hoặc cảm biến nhiệt độ và chuyển đổi nó thành một giá trị kỹ thuật số mà bộ vi xử lý có thể đọc được. |
| 11 | Bộ vi điều khiển chính Mỗi bo mạch Arduino có bộ vi điều khiển riêng (11). Bạn có thể coi nó như bộ não của hội đồng quản trị của bạn. IC chính (mạch tích hợp) trên Arduino hơi khác so với bảng mạch. Các bộ vi điều khiển thường là của Công ty ATMEL. Bạn phải biết bo mạch của mình có vi mạch gì trước khi tải lên một chương trình mới từ Arduino IDE. Thông tin này có sẵn trên đầu vi mạch. Để biết thêm chi tiết về cấu tạo và chức năng của IC, bạn có thể tham khảo bảng dữ liệu. |
| 12 | ICSP pin Phần lớn, ICSP (12) là AVR, một tiêu đề lập trình nhỏ cho Arduino bao gồm MOSI, MISO, SCK, RESET, VCC và GND. Nó thường được gọi là SPI (Giao diện ngoại vi nối tiếp), có thể được coi là “mở rộng” của đầu ra. Trên thực tế, bạn đang gắn thiết bị đầu ra vào thiết bị chính của bus SPI. |
| 13 | Đèn báo LED nguồn Đèn LED này sẽ sáng lên khi bạn cắm Arduino vào nguồn điện để cho biết rằng bo mạch của bạn đã được cấp nguồn chính xác. Nếu đèn này không bật, thì có vấn đề gì đó với kết nối. |
| 14 | Đèn LED TX và RX Trên bảng của bạn, bạn sẽ tìm thấy hai nhãn: TX (truyền) và RX (nhận). Chúng xuất hiện ở hai vị trí trên bảng Arduino UNO. Đầu tiên, tại các chân kỹ thuật số 0 và 1, để chỉ ra các chân chịu trách nhiệm giao tiếp nối tiếp. Thứ hai, TX và RX dẫn đầu (13). Đèn LED TX nhấp nháy với tốc độ khác nhau trong khi gửi dữ liệu nối tiếp. Tốc độ nhấp nháy phụ thuộc vào tốc độ truyền được sử dụng bởi bảng. RX nhấp nháy trong quá trình nhận. |
| 15 | I / O kỹ thuật số Bo mạch Arduino UNO có 14 chân I / O kỹ thuật số (15) (trong đó 6 chân cung cấp đầu ra PWM (Điều chế độ rộng xung). Các chân này có thể được cấu hình để hoạt động như các chân kỹ thuật số đầu vào để đọc các giá trị logic (0 hoặc 1) hoặc kỹ thuật số các chân đầu ra để điều khiển các mô-đun khác nhau như đèn LED, rơ le, v.v. Các chân có nhãn “~” có thể được sử dụng để tạo PWM. |
| 16 | AREF AREF là viết tắt của Analog Reference. Đôi khi, nó được sử dụng để đặt điện áp tham chiếu bên ngoài (từ 0 đến 5 Vôn) làm giới hạn trên cho các chân đầu vào tương tự. |