آردوینو برای مبتدیان

آردوینو برای مبتدیان:

اقلام مورد نیاز:

آردوینو یونو Arduino UNO
برد برد سایز متوسط breadboard
سیم برد بردی 40 تایی دو سر نری

پک اقلام مورد نیاز:

سازندگان بیشتر و بیشتری در سراسر جهان به دنبال اضافه کردن کدنویسی و الکترونیک به برنامه‌های آموزشی سازنده خود هستند. یکی از بهترین راه‌ها برای انجام این کار، ادغام یک برد آردوینو در پروژه‌ها و درس‌های makerspace است.

ما متوجه شده‌ایم که بسیاری از مربیان سازندگان به دلیل اینکه فکر می‌کنند برنامه‌نویسی ترسناک است، وارد کدنویسی یا آردوینو نشده‌اند. به همین دلیل، ما با آردوینو برای مبتدیان می خواستیم مطمئن شویم که این آموزش برای افراد مبتدی و بدون هیچ تجربه ای نوشته شده است.

این آموزش آردوینو برای مبتدیان نمای سطح بالایی از تمام قطعات و قطعات اکوسیستم آردوینو است. در پست های بعدی، قدم به قدم شما را در ایجاد اولین پروژه ساده آردوینو راهنمایی خواهیم کرد.

آردوینو چیست؟
آردوینو یک برد مدار قابل برنامه‌ریزی منبع باز است که می‌تواند در طیف گسترده‌ای از پروژه‌های سازنده فضای ساده و پیچیده ادغام شود. این برد دارای یک میکروکنترلر است که می تواند برای حس و کنترل اشیاء در دنیای فیزیکی برنامه ریزی شود. آردوینو با پاسخ دادن به سنسورها و ورودی‌ها، می‌تواند با مجموعه‌ای از خروجی‌ها مانند LED، موتور و نمایشگر تعامل داشته باشد. به دلیل انعطاف پذیری و هزینه کم، آردوینو به یک انتخاب بسیار محبوب برای سازندگان و makerspace تبدیل شده است که به دنبال ایجاد پروژه های سخت افزاری تعاملی هستند.

آردوینو در سال 2005 در ایتالیا توسط Massimo Banzi به عنوان راهی برای افراد غیرمهندس برای دسترسی به ابزاری کم هزینه و ساده برای ایجاد پروژه های سخت افزاری معرفی شد. از آنجایی که این برد منبع باز است، تحت مجوز Creative Commons منتشر شده است که به هر کسی اجازه می‌دهد برد خود را تولید کند. اگر در وب جستجو کنید، متوجه خواهید شد که صدها clone و تنوع سازگار با آردوینو در دسترس هستند، اما تنها بردهای رسمی آردوینو این نام آن دارند.

در بخش بعدی، ما قصد داریم در مورد چند برد آردوینو موجود و تفاوت آنها با یکدیگر بحث کنیم.

انواع بردهای آردوینو:
آردوینو یک پلتفرم عالی برای نمونه سازی پروژه ها و اختراعات است، اما هنگام انتخاب برد مناسب می تواند گیج کننده باشد. اگر در این کار کاملاً تازه کار هستید، ممکن است همیشه فکر کرده باشید که فقط یک برد آردوینو وجود دارد و بس. در واقع، انواع مختلفی از بردهای رسمی آردوینو وجود دارد و صدها مورد دیگر از رقبای موجود است که clone ارائه می دهند. اما نگران نباشید، ما در ادامه این آموزش به شما نشان خواهیم داد که با کدام یک شروع کنید.

در زیر چند نمونه از انواع مختلف بردهای آردوینو موجود است. بردهایی که نام آردوینو روی آنها وجود دارد، بردهای رسمی هستند، اما تعداد زیادی clone واقعا عالی نیز در بازار وجود دارد. یکی از بهترین دلایل برای خرید یک clone این واقعیت است که آنها به طور کلی ارزان تر از همتای رسمی خود هستند. به عنوان مثال، Adafruit و Sparkfun، انواع بردهای آردوینو را می فروشند که قیمت کمتری دارند اما همچنان کیفیت اصلی را دارند. یک کلمه احتیاط داشته باشید، هنگام خرید برد از شرکت هایی که نمی شناسید مراقب باشید.

یکی دیگر از عواملی که در انتخاب برد باید در نظر گرفت، نوع پروژه ای است که می خواهید انجام دهید. به عنوان مثال، اگر می خواهید یک پروژه الکترونیکی پوشیدنی ایجاد کنید، ممکن است بخواهید برد LilyPad از Sparkfun را در نظر بگیرید. LilyPad طوری طراحی شده است که به راحتی در منسوجات الکترونیکی و پروژه های پوشیدنی دوخته می شود. اگر پروژه شما دارای فرم فاکتور کوچکی است، ممکن است بخواهید از آردوینو پرو مینی استفاده کنید که در مقایسه با سایر بردها دارای ردپای بسیار کمی است. راهنمای مقایسه آردوینو Sparkfun's Arduino Comparison Guide را برای تفکیک و مقایسه بردهای برتر بررسی کنید.

در مرحله بعد، ما بر روی برد آردوینو مورد علاقه خود تمرکز می کنیم که به مبتدیان توصیه می کنیم با آن شروع کنند.

آردوینو یونو:
یکی از محبوب ترین بردهای آردوینو، آردوینو Uno است. در حالی که در واقع اولین بردی نبود که منتشر شد، اما همچنان فعال ترین و مستندترین برد در بازار است. به دلیل محبوبیت بسیار زیاد، Arduino Uno دارای تعداد زیادی آموزش پروژه و انجمن در سرتاسر وب است که می تواند به شما کمک کند شروع به کار کنید یا از وضع بن بست خارج شوید. ما از طرفداران بزرگ Uno به دلیل ویژگی های عالی و سهولت استفاده آن هستیم.

خرابی برد:

در اینجا اجزای تشکیل دهنده یک برد آردوینو و عملکرد هر یک از آنها آورده شده است.

1. دکمه ریست(Reset Button) – این دکمه هر کدی را که در برد آردوینو بارگذاری شده است مجددا راه اندازی می کند.
2. AREF(Analog Reference) – مخفف “مرجع آنالوگ” است و برای تنظیم ولتاژ مرجع خارجی استفاده می شود.
3. پین زمین(Ground Pin) – چند پایه زمین در آردوینو وجود دارد و همه آنها یکسان کار می کنند.
4. ورودی/خروجی دیجیتال(Digital Input/Output) – پین های 0-13 را می توان برای ورودی یا خروجی دیجیتال استفاده کرد.
5. PWM – پین های مشخص شده با علامت (~) می توانند خروجی آنالوگ را شبیه سازی کنند.
6. اتصال USB (USB Connection) – برای روشن کردن آردوینو و آپلود طرح ها استفاده می شود.
7. TX/RX – نشانگر LED های نشانگر انتقال و دریافت داده می باشد.
8. میکروکنترلر ATmega (ATmega Microcontroller) – این مغز برد است و برنامه ها در آن ذخیره می شوند.
9. نشانگر LED پاور (Power LED Indicator) – هر زمانی که برد به منبع تغذیه وصل شود، این LED روشن می شود.
10. تنظیم کننده ولتاژ (Voltage Regulator) – این مقدار ولتاژ وارد شده به برد آردوینو را کنترل می کند.
11. جک لوله ای برق DC (DC Power Barrel Jack) – این برای تغذیه آردوینو شما با منبع تغذیه استفاده می شود.
12. پین 3.3 ولت (3.3V Pin) – این پایه برق 3.3 ولتی را به پروژه های شما تامین می کند.
13. پین 5 ولت (5V Pin) – این پایه برق 5 ولتی را به پروژه های شما تامین می کند.
14. پین های زمین (Ground Pins) – چند پین زمین در آردوینو وجود دارد و همه آنها یکسان کار می کنند.
15. پین های آنالوگ (Analog Pins) – این پین ها می توانند سیگنال یک حسگر آنالوگ را بخوانند و آن را به دیجیتال تبدیل کنند.

منبع تغذیه آردوینو:
Arduino Uno برای کارکردن به یک منبع تغذیه نیاز دارد و می‌تواند به روش‌های مختلف تغذیه شود. شما می توانید کاری را که اکثر مردم انجام می دهند انجام دهید و برد را مستقیماً از طریق کابل USB به رایانه خود وصل کنید. اگر می خواهید پروژه شما متحرک باشد، از یک بسته باتری 9 ولتی استفاده کنید تا به آن نیرو بدهید. آخرین روش استفاده از منبع تغذیه 9 ولت AC است.

بردبرد آردوینو:
یکی دیگر از موارد بسیار مهم هنگام کار با آردوینو، بردبرد بدون لحیم کاری است. این دستگاه به شما اجازه می دهد تا بدون نیاز به لحیم کردن دائم مدار به یکدیگر، پروژه آردوینو خود را نمونه سازی کنید. استفاده از بردبرد به شما این امکان را می دهد که نمونه های اولیه موقت ایجاد کنید و با طرح های مختلف مدار آزمایش کنید. در داخل سوراخ ها (نقاط اتصال) محفظه پلاستیکی، گیره های فلزی وجود دارد که توسط نوارهایی از مواد رسانا به یکدیگر متصل می شوند.

در یک نکته جانبی، برد برد به خودی خود تغذیه نمی شود و نیاز به برقی دارد که از برد آردوینو با استفاده از سیم های جامپر به آن منتقل شود. همچنین از این سیم ها برای تشکیل مدار با اتصال مقاومت ها، کلیدها و سایر اجزاء به یکدیگر استفاده می شود.

در اینجا تصویری از اینکه مدار تکمیل شده آردوینو در هنگام اتصال به برد برد چگونه به نظر می رسد.

نحوه برنامه نویسی آردوینو:
پس از ایجاد مدار بر روی بردبرد، باید برنامه (شناخته شده مانند یک طرح) را در آردوینو آپلود کنید. طرح مجموعه ای از دستورالعمل ها است که به برد می گوید که چه عملکردهایی را باید انجام دهد. یک برد آردوینو می تواند هر بار فقط یک طرح را نگه دارد و اجرا کند. نرم افزار مورد استفاده برای ایجاد طرح های آردوینو IDE نام دارد که مخفف Integrated Development Environment است. دانلود این نرم افزار رایگان است و می توانید آن را در https://www.arduino.cc بیابید.

هر طرح آردوینو دارای دو بخش اصلی برنامه است:

void setup() – کارهایی را تنظیم می کند که باید یک بار انجام شوند و دوباره تکرار نشوند.

void loop() – حاوی دستورالعمل هایی است که بارها و بارها تکرار می شوند تا زمانی که برد خاموش شود.

چگونه همه چیز با هم کار می کند:
ویدئوی 15 ثانیه‌ای زیر به شما ایده‌ای سریع از نحوه کار یک بردبرد، آردوینو، سیم‌های جامپر و طرح برای انجام یک عملکرد می‌دهد. در این مثال، ما از یک کلید فشاری لحظه ای برای چشمک زدن LED استفاده می کنیم. در پست آینده، ما به ایجاد مدارها و برنامه‌ها برای چند پروژه مبتدی عمیق‌تر خواهیم پرداخت.

ویدیو

پروژه های آردوینو:
ممکن است تعجب کنید که یک برد آردوینو به جز چشمک زدن LED چه کارهایی می تواند انجام دهد. اگر به دنبال ایده های پروژه بیشتر هستید، سایت هایی مانند Instructables یا Make Magazine را که با آموزش های مفید بارگذاری شده اند، بررسی کنید.

منبع این مطالب:

https://www.makerspaces.com/