Site Loader

Содержание

Применение набора ARDUINO для моделирования и изучения физических процессов

Автор: Драмарецкий Дмитрий Павлович

Рубрика: Педагогика

Опубликовано в Молодой учёный №26 (421) июль 2022 г.

Дата публикации: 30.06.2022 2022-06-30

Статья просмотрена: 278 раз

Скачать электронную версию

Скачать Часть 4 (pdf)

Библиографическое описание:

Драмарецкий, Д. П. Применение набора ARDUINO для моделирования и изучения физических процессов / Д. П. Драмарецкий. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 26 (421). — С. 236-238. — URL: https://moluch.ru/archive/421/93659/ (дата обращения: 08.03.2023).



В статье автор описывает способы применение набора по моделированию ARDUINO на уроках физики и внеурочное время в средней школе.

Ключевые слова: ARDUINO, физика, моделирование, проект, умная теплица.

Arduino — это платформа для разработки устройств на базе микроконтроллера, на простом и понятном языке программирования в интегрированной среде Arduino IDE. Добавив датчики, приводы, динамики, добавочные модули (платы расширения) и дополнительные микросхемы, вы можете использовать Arduino в качестве «мозга» для любой системы управления. С помощью Arduino можно реализовать практически любой ваш замысел.

Это может быть автоматическая система управления поливом, или веб-сервер, или даже автопилот для мультикоптера [1].

В школьном наборе по моделированию имеется два управляющих модуля Arduino UNO и один Arduino Nanо. Разница между данными платами — в размерах и памяти. В комплекте имеются: макетные платы, наборы резисторов, фоторезисторы, светодиоды, в том числе и трехцветный RGB, датчики ультразвука, реостаты, переключатели, сервоприводы и шаговый мотор, три дисплея один из них LCD, гироскоп, инфракрасный датчик, реле, датчик пульса, датчик атмосферного и многие другие сенсоры.

Для работы с данным набором необходимо приложение Sketch Arduino. Для виртуальной сборки схем — программа Fritzing. Если вы не знакомы с языками программирования С++, в сети Интернет очень много готовых проектов и схем по сборке.

Данный набор применяю на уроках физики, в качестве демонстрационного материала и выполнения практических заданий, а так же мини-проектов.

При выполнении лабораторной работы «Определение влажности воздуха» в 8 классе, учащиеся помимо психрометра, по схеме собирают цепь: подключают датчик влажности воздуха и температуры, LCD дисплей и сверяют данные.

Процесс сборки проиллюстрирован на рис. 1.

Рис 1. Выполнение сборки датчика влажности воздуха DHT11

Во время изучения раздела «Электромагнитные колебания» и «Переменный ток» в 11 классе, учащиеся собирают простейший осциллограф.

При изучении раздела «Механические колебания» в 9 классе, учащиеся собирают цепь, применяя датчик KY-039 который служит для измерения сердцебиения на пальце. Принцип работы сенсора основан на реакции прозрачности пальца на инфракрасный свет от светодиода, при изменении кровяного давления и транслирует на плоттер изображения в виде кардиограммы.

При знакомстве с разделом «Постоянный ток» в 10 классе, учащиеся самостоятельно моделируют вольтметр на базе Arduino.

В качестве демонстрационного материала использую: фоторезистор, реостат, реле.

Во внеурочное время учащиеся работают над проектом «Умная теплица». В школьной хозяйстве имеется две теплицы и у двух учащихся 8 класса появилась идея о создании автоматизированной теплицы. На рис.2 показан процесс работы над проектом.

Рис. 2. Процесс работы над проектом

Функции будут следующими: автоматическое регулирование температуры и влажности воздуха, регулирование освещения в теплице применяя фитоленты полного спектра, оповещение с помощью смс применяя GSM модуль. Сообщение будет поступать только тогда, когда будет наблюдаться критическая температура или влажность, с просьбой открыть дверь для проветривания или когда влажность почвы будет низкой.

Применяя набор по моделированию Arduino в своей педагогической деятельности, выделил плюсы и минусы.

Плюсы:

— Развитие функциональной грамотности, учащиеся применяют полученные знания для моделирования физических приборов и процессов, а также «умных» систем.

— Развитие естественно-научной грамотности, при работе над проектом учащиеся применяют знания биологии, химии, физики и географии.

— Межпредметная связь: если вы физик и информатик, то Arduino, позволит углубить навыки учащихся в программировании (упрощенная версия С++), а также на языке Python очень много готовых программ для устройств.

— Повышение мотивации к изучению предмета физики.

— При отсутствии специального оборудования в кабинете физики — набор станет для вас незаменимым инструментом.

— Относительно недорогая стоимость.

Минусы:

— Отсутствие набора на рынке области, возможно приобрести только через Интернет магазины «Aliexpress» «Alibaba» и др.

— Для создания проекта или устройства постоянно нужно приобретать модули (датчики, сенсоры) и микроконтроллеры.

— Для подготовки к уроку и на изучение самого набора требуется дополнительное время.

Литература:

1. Блум Джереми. Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства: Пер. с англ. — СПб.: БХВ-Петербург, 2015. — 336 с.

Основные термины (генерируются автоматически): ARDUINO, LCD, учащийся, GSM, IDE, RGB, UNO, внеурочное время, демонстрационный материал, процесс работы.

Ключевые слова

моделирование, физика, проект, Arduino, умная теплица

ARDUINO, физика, моделирование, проект, умная теплица

Похожие статьи

Программирование микроконтроллеров

Arduino | Молодой ученый

Ключевые слова: программирование, Arduino IDE, Arduino.

Arduino — это универсальный комплекс аппаратно-программных средств для построения различных систем [1]

Различают несколько вариаций Arduino, а именно: Arduino UNO, Arduino Nano, Arduino Mini, Arduino

Модель системы освещения на основе микроконтроллера.

Целью работы

являлось создание модели системы освещения на базе открытых аппаратных

Рис. 6. Принципиальная электрическая схема систем. Программный код работы Arduino

Практическая значимость проекта заключается в использовании модели в процессе обучения…

Анализатор воздуха на платформе

Arduino | Статья в журнале…

Цель работы: определить предельно допустимые уровни параметров внешней среды для человека. Разработать устройство «Анализатор воздуха» на базе

Arduino и апробировать алгоритм его работы в различных ситуациях.

Управление светодиодом

Arduino UNO через среду LabVIEW

С помощью платы Arduino UNO можно подключать огромное количество различных периферийных устройств.

В данной статье представлен один из способов использования платы Arduino UNO. Рассмотрены основные блоки для работы с Arduino в среде LabVIEW.

Создание и реализация системы «Умный дом» на базе…

Платформе Arduino Uno. Arduino Uno один из самых распространённых микроконтроллеров.

В результате работы нами был создан макет системы «Умный дом» и создана веб-страница, с помощью которой мы управляем всей нашей периферией.

Из опыта использования

Arduino в курсовом и дипломном…

Материалы могут быть полезны специалистам в области педагогики.

Рис.1 Специализированный стенд и стенд на основе Arduino. В то же время на рынке существуют

Arduino – это инструмент для проектирования и прототипирования электронных устройств…

Часы реального

времени | Статья в журнале «Молодой ученый»

Ключевые слова: ардуино уно, часы реального времени. Целью моей работы является моделирование процесса управления железнодорожным

Одним из первых проектов, которые новички собирают на основе платы Arduino, являются простые часы, ведущие отсчет времени.

Управление железнодорожным переездом | Статья в журнале.

..

Целью моей работы является моделирование процесса управления железнодорожным переездом.

Arduino — аппаратная вычислительная платформа, основными компонентами которой

Рассылаемые в настоящее время версии могут быть заказаны уже распаянными.

Роль

внеурочной деятельности в формировании личности…

Для учителя, проводящего внеурочную деятельность, необходимо организовать свою работу так, чтобы привлечь обучающихся ко всем видам работы, используемым учителем. Ведь именно через разнообразные формы деятельности ребенок может раскрыть в себе новые…

Создание наглядных

демонстрационных материалов

Польшакова, Н. В. Создание наглядных демонстрационных материалов с использованием различных программно-прикладных пакетов

Рис. 3. Этапы работы в программе «CorelDRAW». Преимущества «CorelDRAW» над другими программами вытекают в основном из преимуществ…

Похожие статьи

Программирование микроконтроллеров

Arduino | Молодой ученый

Ключевые слова: программирование, Arduino IDE, Arduino.

Arduino — это универсальный комплекс аппаратно-программных средств для построения различных систем [1]

Различают несколько вариаций Arduino, а именно: Arduino UNO, Arduino Nano, Arduino Mini, Arduino

Модель системы освещения на основе микроконтроллера.

Целью работы являлось создание модели системы освещения на базе открытых аппаратных

Рис. 6. Принципиальная электрическая схема систем. Программный код работы Arduino

Практическая значимость проекта заключается в использовании модели в процессе обучения…

Анализатор воздуха на платформе

Arduino | Статья в журнале…

Цель работы: определить предельно допустимые уровни параметров внешней среды для человека. Разработать устройство «Анализатор воздуха» на базе Arduino и апробировать алгоритм его работы в различных ситуациях.

Управление светодиодом

Arduino UNO через среду LabVIEW

С помощью платы Arduino UNO можно подключать огромное количество различных периферийных устройств.

В данной статье представлен один из способов использования платы Arduino UNO. Рассмотрены основные блоки для работы с Arduino в среде LabVIEW.

Создание и реализация системы «Умный дом» на базе…

Платформе Arduino Uno. Arduino Uno один из самых распространённых микроконтроллеров.

В результате работы нами был создан макет системы «Умный дом» и создана веб-страница, с помощью которой мы управляем всей нашей периферией.

Из опыта использования

Arduino в курсовом и дипломном…

Материалы могут быть полезны специалистам в области педагогики.

Рис.1 Специализированный стенд и стенд на основе Arduino. В то же время на рынке существуют

Arduino – это инструмент для проектирования и прототипирования электронных устройств…

Часы реального

времени | Статья в журнале «Молодой ученый»

Ключевые слова: ардуино уно, часы реального времени. Целью моей работы является моделирование процесса управления железнодорожным

Одним из первых проектов, которые новички собирают на основе платы Arduino, являются простые часы, ведущие отсчет времени.

Управление железнодорожным переездом | Статья в журнале…

Целью моей работы является моделирование процесса управления железнодорожным переездом.

Arduino — аппаратная вычислительная платформа, основными компонентами которой

Рассылаемые в настоящее время версии могут быть заказаны уже распаянными.

Роль

внеурочной деятельности в формировании личности…

Для учителя, проводящего внеурочную деятельность, необходимо организовать свою работу так, чтобы привлечь обучающихся ко всем видам работы, используемым учителем. Ведь именно через разнообразные формы деятельности ребенок может раскрыть в себе новые…

Создание наглядных

демонстрационных материалов

Польшакова, Н. В. Создание наглядных демонстрационных материалов с использованием различных программно-прикладных пакетов

Рис. 3. Этапы работы в программе «CorelDRAW». Преимущества «CorelDRAW» над другими программами вытекают в основном из преимуществ…

сравнение плат – обзор 2022 года от Суперайс


В 2003 году был создан первый прототип устройства. Он лишь отдаленно напоминал современные платы микроконтроллеров. Устройство было названо в честь короля Ардуина, итальянским конструктором Массимо Банци. Развиваясь и совершенствуясь, «Arduino» быстро стало брендом аппаратно-программных средств, с помощью которых можно автоматизировать несложные системы.

В основе аппаратной платформы «Ардуино» лежит программируемый контроллер ввода и вывода. Его достоинством является – универсальность, модульность и не высокая цена. Выражаясь другими словами, «Arduino» — это миникомпьютер, который можно запрограммировать для выполнения определенных действий.

Материал обновлён 07.11.2022
Время чтения: 16 минут

В этой статье рассмотрим:

  • Общие сведения
    • Микроконтроллер
    • «Принцип бутерброда»
    • Интерфейсы передачи данных
    • Преимущества платформы
  • Сравнение различных плат
    • Arduino UNO vs Mega
    • Arduino Due
    • Arduino Nano vs Pro mini
    • Leonardo
    • Arduino-совместимые платы
    • Специализированные Arduino-платы
    • Микроконтроллеры ESP
  • Порядок работы с платой Arduino. Первые шаги
    • Подключение
    • Программирование
    • Документация
  • Заключение: какую плату Arduino выбрать
  • Сравнение плат Arduino в таблице

Сравниваем контроллеры на базе Ардуино, подключаем и программируем

Arduino открывает широкие возможности по автоматизации различных устройств и процессов, также он идеален для всех тех, кто увлечен робототехникой и электроникой. При этом пользователю не обязательно быть программистом и обладать специальными знаниями, достаточно иметь желание и творческую идею. С помощью этой аппаратной платформы можно автоматизировать как элементарные процессы, так и создать сложные системы управления.

Микроконтроллер Arduino UNO.

Общие сведения

Микроконтроллер

В основе любой платы лежит микроконтроллер (МК). Он содержит в себе процессор, оперативную (ОЗУ) и энергонезависимую памяти (ПЗУ), а также снабжен модулями, осуществляющими обмен аналоговыми и цифровыми сигналами. Такие характеристики позволяют создавать компактные одноплатные устройства — микрокомпьютеры. Наличие множества контактов ввода/вывода позволяет легко подключать к плате самые разные устройства и механизмы: сенсоры, датчики, моторы и модули управления и обмена данными.

Arduino Nano, распиновка.

Большинство моделей конструируется на базе чипов ATmega. В первую очередь это связано с их невысокой ценой и невысокой производительностью, но достаточной для большинства проектов. Наибольшее распространение получили микроконтроллеры: ATMEGA328P, ATMEGA168P и ATMEGA2560.

Микроконтроллеры компании ATMEL (ATMEGA168P-AU, ATMEGA328P-PU и ATMEGA2560-16AU).

Однако если требуется обработки большого массива данных или работа с графической информацией, в этом случае требуется большая производительность. Для таких проектов требуются платы с процессорами семейства Cortex-3М (AT91SAM3X8EA) или микроконтроллеры серии ESP.

«Принцип бутерброда»

Для подключения внешних устройств используются штыревые разъемы. При этом все платы, одного модельного ряда, имеют стандартную последовательность расположения контактов, это позволяет создавать универсальные модули для упрощения сборки проектов. Фактически модули насаживаются друг на друга как в бутерброде. Такое свойство (модульность) является одним из основных преимуществ.

Шилд расширения для подключения TFT экрана.

Интерфейсы передачи данных

Для обмена данными с периферией или другими платами используются такие протоколы как: UART, IIC (I2C) и SPI.

UART (Univsersal Asynchronos Reciever-Transmitter) – универсальный асинхронный протокол передачи данных. Для его отведено два контакта (обычно 0 и 1) маркируемых RX и TX, а также GND (земля). Протокол позволяет передавать данные со скоростями до 115200 бод, однако чаще используется стандартная скорость в 9600 бод. У плат Mega и Due присутствует три дополнительных аппаратных UART. Они располагаются на выводах с 14 по 19.

I2C (Inter-Integrated Circuit) – межсхемная шина последовательной передачи данных. В протоколе задействовано два контакта SDA (Serial Data) и SCL (Serial Clock). В платах УНО под шину выделены контакты A4 и A5, а также пара контактов у USB разъема. У MEGA и DUE, под IIC, выделены контакты 20 (SDA) и 21 (SCL). Протокол поддерживает передачу данных со скоростью до 100 кГц, а также параллельное подключение до 127 устройств.

SPI (Serial Peripheral Interface) – последовательный интерфейс присоединения периферийных устройств. Это четырёхпроводной протокол передачи данных. В нем задействованы контакты MISO (Master In Slave Out), MOSI (Master Out Slave In), SCK (Serial Clock) и SS (Slave Select). При чем так как SPI не поддерживает адресацию, то подключить можно только одно устройство. Однако есть решения для аппаратной поддержки протокола и увеличения числа подключенных устройств. На SPI выделены контакты 10, 11, 12 и 13, на ArduinoMEGA и ArduinoDUE – с 50 по 53. Также контакты дублируются отдельной 6-пиновой колодкой разъема ICSP

Распиновка платы Arduino UNO. Распиновка платы Arduino MEGA.

USB (Universal Serial Bus) – универсальная последовательная шина подключения периферийных устройств. Обмен данными через USB используется во многих устройствах и Ардуино-платы не являются исключением. Через порт USB передается питание для самой платы, а также данные для ее прошивки. За работу протокола USB отвечает: в оригинальных платах – микроконтроллер ATmega16U2, а в неоригинальных – контроллеры серии Ch440.

Arduino-контроллеры могут иметь как классические USB Type-B разъем, так и другие его модификации: Mini, Micro и даже Type-C.

Ардуино Нано с разъемом MiniUSB (слева), а также Ардуино УНО с разъемом USB type-B (справа).

Преимущества платформы

Ардуино-совместимые микрокомпьютеры обладают следующими преимуществами:

  • невысокая цена;
  • возможность самостоятельной сборки;
  • универсальность и модульность;
  • доступность для непрофессионального пользователя;
  • большое количество информации в сети: обучающие ролики, обзоры, пошаговые инструкции;
  • множество сообществ, где можно получить ответы на интересующие вопросы;
  • наличие дополнительного оснащения (периферии): кнопки, датчики, индикаторы и дисплеи, а также другие устройства и аксессуары, обеспечивающие взаимодействие контроллера с окружающим миром;
  • простой процесс разработки системы и ее отладки;
  • множество универсальных стартовых наборов и роботизированных конструкторов.

Сравнение

Модельный ряд контроллеров очень разнообразен, но все же из их множества можно выделить пять классических: DUO, Mega, UNO, Nano, Micro, а также ряд специализированных. Давайте взглянем на их различия. А в качестве «эталона» будем отталкиваться от характеристик Ардуино УНО приведенных в таблице ниже.

МК Тактовая частота Flash-память ОЗУ ПЗУ Рабочее напряжение Цифровые выходы Выходы с ШИМ Аналог. выходы Размер
ATmega328P 16 МГц 32 КБ 2 КБ 1 КБ 5 В 14 6 6 69х54 мм

Arduino UNO R3 (ATMEGA16U2 + MEGA328P) имеет 14 цифровых входов/выходов, 6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ, а также есть 6 аналоговых выходов.

В данной плате применяется чип Atmega16U2, который позволяет превратить плату в любое USB-устройство: от мышки до внешнего диска.

Питание подается по USB или от внешнего источника питания, в качестве которого может использоваться аккумуляторная батарея или сетевой АС/DC-адаптер. Рекомендуется источник питания с напряжением в диапазоне 7-12 В. Объем флеш-памяти составляет 32 КБ.

Контроллер может быть присоединен к компьютеру, другой плате или к другому микроконтроллеру. Для этого он оснащен всем необходимым.

Обратите внимание, что запрещается превышать допустимые величины силы тока! Для одного любого вывода ток не должен быть более 40 мА. Ток для одной группы выводов не может быть более 100 мА. Ток для всего микроконтроллера не должен превышать 200 мА.

Arduino UNO или Mega

Если в классической УНО задействован микроконтроллер ATmega328P, то в Меге его старший брат – ATmega2560. МК отличается увеличенной памятью: флэш-память – 256 КБ, ОЗУ – 8 КБ, ПЗУ – 4 КБ, а также существенно большим числом входов/выходов: 54 цифровых (из них 15 с ШИМ (широтно-импульсная модуляция)), а также 16 аналоговых. За счет большего числа контактов плата на 50% длиннее (102 х 54 мм).

Сравнение моделей UNO и Mega.

Микроконтроллер включает в себя загрузчик, который облегчает установку новых программ без использования дополнительных программаторов. Работа с платой начинается с ее подключения к компьютеру посредством USB-кабеля, а, нажав на кнопку перезагрузки, вы сможете перезагрузить систему в случае непредвиденного сбоя.

Arduino Due

Due – это ТОП версия среди всей линейки классических плат. В этой модели используется микропроцессор SAM3X на основе ARM ядра Cortex-M3. Он имеет рабочую частоту в 84 МГц, флеш-память на 512 КБ и ОЗУ на 96 КБ. Плата имеет аналогичный Mega-версии размер и столько же цифровых пинов, 12 из которых могут использоваться как выходы с ШИМ. Аналоговых контактов – 12 шт.

Отличительной характеристикой DUE является ее питание. Оно составляет всего 3,3 В, что требует особого внимания при подборе периферийных устройств. Размеры Due аналогичны УНО.

Плата Ардуино Due.

Arduino Nano vs Pro mini

Нано и Про Мини – две компактные версии для разработки миниатюрных устройств. Их размеры и вес позволяют создавать компактные и автономные DIY устройства.

Ардуино Нано имеет размер 18 х 43 мм и аналогичные UNO характеристики по числу входов/выходов, а также объему памяти. Также существует версия Nano на базе ATMega168P. Она имеет аналогичные ATMega328P характеристики, но урезанную в 2 раза память. За счет меньшего объема памяти, платы на основе ATMega168 дешевле примерно на 30%.

На плате расположен стабилизатор 5 В и загрузчик, позволяющий платформе перепрошивать саму себя. Можно не использовать загрузчик, а запрограммировать микроконтроллер через ICSP-выводы. Кнопкой RESET производится перезагрузка в случае непредвиденного сбоя. Плата подключается к компьютеру через miniUSB-кабель.

Arduino Pro Mini имеет еще более компактные размеры – 18 х 33 мм. Чтобы достичь этого, пришлось отказаться от контроллера шины USB. Поэтому для загрузки кода программы в Про Мини требуется внешний UART-контроллер (программатор). Pro mini питается через кабель FTDI или от источников питания через имеющиеся выходы (Vcc/RAW).

Платы микроконтроллеров: Nano (слева) и Pro Mini (справа).

Leonardo

Leonardo внешне выглядит как классическая UNO. Но так ли это на самом деле? Чем отличается классическая Arduino UNO от Arduino Leonardo? Давайте разбираться в этом.

Во-первых, типом используемого микроконтроллера. На Леонардо установлен ATMEGA32U4. Его отличительной особенностью является наличие встроенного USB контроллера.

Во-вторых, у платы 20 цифровых входов / выходов, что на 6 больше, чем у классической УНО, а также на четыре больше аналоговых (12 входов / выходов).

В-третьих, полностью переработана схематика платы. Это связано и с меньшими размерами основного МК и с отказом от внешнего UART-контроллера.

В-четвертых, заменен USB вход с типа-А на более популярный MicroUSB.

В-пятых, Leonardo длиннее на 5 мм.

При всем при этом, расположение контактов аналогично, что позволяет использовать на Леонардо любые шилды, совместимые с Уно.

Программируемый контроллер Leonardo R3.

Arduino-совместимые контроллеры

Аналоги Ардуино получили широкое распространение по всему миру. Их не стоит бояться или специально игнорировать. Основной причиной популярности таких устройств является цена. Она минимум в пять раз ниже чем у оригинального устройства. Причинами этого является:

  • оптимизация электрической схемы;
  • дешевое производство;
  • низкая стоимость комплектующих;
  • массовое поточное производство.
Arduino-совместимая XTWduino UNO R3 (слева) и оригинальная Arduino (справа).

Часто не специалисту сложно различить оригинальную модель и аналог. Это и не удивительно – китайское производство находится на очень высоком уровне. Поэтому вы не столкнетесь с проблемами подключения, программирования или эксплуатации устройства. Даже расположение и последовательность пинов не отличается. Это позволяет, при необходимости, легко заменить оригинальную плату производителя на аналог и обратно.

Аналоги DUE и MEGA: платы DDcduino DUE 2012 R3 (слева), а также DDcduino MEGA2560 R3 (справа).Аналоги Pro mini и Nano: платы DDcduino Pro mini (слева) и DDcduino Nano V3.0 (справа).Платы LY-F2 (слева) и ZYduino UNO R3 (справа).

Специализированные модели

Для управления роботизированными устройствами необходимы специальные модули-драйверы. Однако они существенно увеличивают габариты и перекрывают доступ к другим разъемам. Поэтому были разработаны специализированные контроллеры с выходами для подключения шаговых двигателей, например, серия UNO PRO. Старшая модель этой серии также оснащена встроенным Bluetooth модулем для дистанционного управления.

Специализированные контроллеры UNO PRO 2M (слева) и UNO PRO 4M (справа).

Микроконтроллеры ESP

Микрокомпьютеры на базе ESP – следующий уровень проектирования устройств. Плата-контроллер строится на базе процессоров ESP8266 с частотой 80 МГц или ESP32 имеющей рабочие частоты от 80 до 240 МГц. Микрочипы ESP имеют встроенный модуль Bluetooth, увеличенную флеш-память, а также другой дополнительный функционал.

Программирование их может осуществляться аналогично Arduino-платам, через специализированную IDE. При этом, ряд моделей имеют типоразмер и распиновку, схожую с устройствами, построенными на базе чипов ATmega.

Платы-контроллеры на базе: ESP D1 UNO R3 (слева) и D1 R32 (справа).

Порядок работы и первые шаги

Подключение Arduino

Управление и обмен данными с Ардуино осуществляется через последовательный (serial) порт, он же – разъем USB. Контроллер подключается к компьютеру с помощью обычного USB-кабеля. При этом на нем загораются светодиодные индикаторы, свидетельствующие о подаче питания и начальном обмене данных.

Подключенный Ардуино-контроллер с «горящими» светодиодами.

Windows может сразу не обнаружить ваше устройство. В этом случае следует предварительно установить драйверы. Они могут идти в комплекте к плате (на компакт-диске) или же можно скачать их по первой попавшейся ссылке из поисковика. Также драйвер установится в процессе инсталляции среды программирования.

Программирование

Для программирования Ардуино-совместимого контроллера необходима интегрированная среда разработки (IDE – Integrated Development Environment). Чаще всего используется ArduinoIDE. Данная среда поддерживает множество как оригинальных, так и неоригинальных плат, является бесплатной, а также непрерывно совершенствуется разработчиками. Помимо ArduinoIDE, есть и другое программное обеспечение (ПО), например, Scratch, Snap4Arduino, XOD, Ardublock, mBlock, а также другие.

Окно интегрированной среды разработки ArduinoIDE.

На данный момент актуальная версия среды ArduinoIDE – 2.0.0. Перед скачиванием можно выбрать операционную среду (Windows, Linux или macOS), а также ее разрядность. После того как файл будет скачен, запустите его и следуйте рекомендациям установщика.

Чтобы начать работать с платой «Arduino», при первом запуске программы, необходимо выбрать модель программируемого контролера, с которым будет производиться работа, например, «Arduino UNO». После этого можно начать написание проекта.

ArduinoIDE. Выбор модели платы.

Среда программирования уже имеет базу типовых программ (скетчей) с подробным описанием работы. Для этого можно воспользоваться вкладкой «Примеры» и выбрать подходящий скетч. После выбора, то откроется программный код, который в случае необходимости можно проверить на ошибки, отредактировать или дополнить.

ArduinoIDE. Выбор скетча из базы примеров.

После проверки и компиляции программный код загружается на контроллер, на котором загораются светодиодные индикаторы, свидетельствующие об исправной работе платы.

Документация

Если нужно найти техническую документацию на программируемый контроллер, то это можно сделать на официальном сайте компании https://www.arduino.cc/. Для этого достаточно зайти во вкладку «Product» и выбрать нужную модель контроллера. На сайте документация представлена в полном объеме, включая электрические схемы, что позволяет разобраться, в функционировании контроллера, а также назначении тех или иных контактов.

Примеры решений и техническую помощь нужно искать на специализированных форумах. Найти их несложно через любую поисковую систему.

Какая Arduino лучше?

Можно точно сказать, что для начинающих конструкторов лучшим решением всегда будет плата Arduino UNO. Несмотря на то, что она считается одной из самых бюджетных, ее функционал достаточен для реализации большинства проектов. UNO входит во многие наборы конструкторов, позволяющих легко приступить к изучению принципов электроники и основ робототехники. УНО абсолютно стандартная, а также одна из самых популярных плат, можно сказать, что она является «лицом» компании «Arduino».

Контроллер на ATMega328P Ардуино УНО.

Выбирая модель, прежде всего, следует обратить внимание на технические характеристики, а именно:

  • на базе какого микроконтроллера создана плата. От этого будет зависеть скорость ее работы и производительность;
  • номиналы входного и выходного напряжения платы влияют на возможность присоединения модулей;
  • количество и вид входов/выходов на прямую влияет на количество присоединяемых устройств;
  • объем флеш-памяти важен при написании больших программ и обработке массива данных;
  • размер платы актуален при конструировании миниатюрных проектов.

Таблица сравнения плат Ардуино

Для большего удобства выбора мы свели основные характеристики контроллеров, предлагаемых нашей компанией, в единую таблицу. Надеемся, она поможет вам с выбором необходимого устройства.

Наименование Микроконтроллер Рабочая частота Флэш память Объём ОЗУ Объём ПЗУ U раб U пит Цифровые входы/выходы
DDcduino DUE 2012 R3 AT91SAM3X8EA 84 МГц 512 КБ 96 КБ - 3,3 В 7-12 В 54
DDcduino MEGA2560 R3 ATMEGA2560-16AU 16 МГц 256 КБ 8 КБ 4 КБ 5 В 6-20 В 54
UNO PRO M4 ATMEGA328P 16 МГц 32 КБ 2 КБ 1 КБ 3,3/5 В 3-12 В 14
LY-F2 ATmega328 16 МГц 32 КБ 2 КБ 1 КБ 5 В 7-9 В 14
UNO PRO 2M ATMEGA328P 16 МГц 32 КБ 2 КБ 1 КБ 3,3/5 В 3-12 В 14
DDcduino Nano V3. 0 ATMEGA328P-AU 16 МГц 32 КБ 2 КБ 1 КБ 5 В 7-12 В 14
UNO R3 ATmega328 16 МГц 32 КБ 2 КБ 1 КБ 5 В 7-12 В 14
Leonardo R3 ATMEGA32U4 16 МГц 32 КБ 2 КБ 1 КБ 5 В 7-12 В 20
Arduino Nano V3. 0 ATMEGA328P-AU 16 МГц 32 КБ 2 КБ 1 КБ 5 В 7-12 В 14
XTWduino UNO R3 ATmega328 16 МГц 32 КБ 2 КБ 1 КБ 5 В 5-9 В 14
DDcduino Pro mini ATmega328P 16 МГц 16 КБ 1 КБ 0,5 КБ 5 В 5-12 В 14
Pro mini ATMEGA168P 16 МГц 16 КБ 1 КБ 0,5 КБ 5 В 5-12 В 14
Nano V3. 0 ATMEGA168P 16 МГц 16 КБ 1 КБ 0,5 КБ 5 В 5-12 В 14
ZYduino UNO R3 ATmega328 16 МГц 32 КБ 2 КБ 1 КБ 5 В 7-9 В 14


Программное обеспечение | Arduino

Arduino IDE 2.0.4

Новая основная версия Arduino IDE стала еще быстрее и мощнее! В дополнение к более современному редактору и более отзывчивому интерфейсу он включает автозаполнение, навигацию по коду и даже живой отладчик.

Дополнительные сведения см. в документации по Arduino IDE 2.0.

Ночные сборки с последними исправлениями доступны в разделе ниже.

КОД ИСТОЧНИКА

Arduino IDE 2.0 имеет открытый исходный код, и его исходный код размещен на GitHub.

ВАРИАНТЫ ЗАГРУЗКИ

Windows Win 10 и новее, 64-разрядная версия. Установщик Windows MSI. ZIP-файл Windows. новее, 64-битная версия macOS Apple Silicon, 11: «Big Sur» или новее, 64-битная

Примечания к выпуску


Arduino с Chromebook

Для программирования Arduino с Chromebook можно использовать веб-редактор Arduino в Arduino Cloud. Настольная версия IDE недоступна в Chrome OS.


MicroPython с платами Arduino

Чтобы запрограммировать платы с помощью MicroPython, посетите страницу MicroPython с Arduino. Там вы найдете ссылки для скачивания и дополнительные ресурсы для начала работы с MicroPython на ваших платах Arduino.


Arduino PLC IDE 1. 0

Программируйте с использованием языков IEC 61131-3 и микшируйте эскизы Arduino через Arduino PLC IDE! Легко настраивайте предварительно сопоставленные ресурсы и быстро получайте поддержку полевой шины без кода, погрузитесь в анализ кода благодаря широкому набору инструментов отладки.

Для получения более подробной информации обратитесь к документации Arduino PLC IDE.


Legacy IDE (1.8.X)

Arduino IDE 1.8.19

Программное обеспечение Arduino (IDE) с открытым исходным кодом позволяет легко писать код и загружать его на плату. Это программное обеспечение можно использовать с любой платой Arduino.

Инструкции по установке см. на странице «Начало работы».

ИСХОДНЫЙ КОД

Активная разработка программного обеспечения Arduino ведется на GitHub. См. инструкции по сборке кода. Архив исходного кода последней версии доступен здесь. Архивы подписаны PGP, поэтому их можно проверить с помощью этого ключа gpg.


Условия использования

Загружая программное обеспечение с этой страницы, вы соглашаетесь с указанными условиями.

Программное обеспечение Arduino предоставляется вам «как есть», и мы не даем никаких явных или подразумеваемых гарантий в отношении его функциональности, работоспособности или использования, включая, помимо прочего, любые подразумеваемые гарантии товарного состояния, пригодности для конкретного целью или нарушением. Мы категорически отказываемся от любой ответственности за любой прямой, косвенный, косвенный, случайный или особый ущерб, включая, помимо прочего, упущенную выгоду, упущенную выгоду, убытки, возникшие в результате прерывания деятельности или потери данных, независимо от формы иска или правовой теории в соответствии с в отношении которого может быть заявлена ​​ответственность, даже если ему было сообщено о возможности или вероятности таких убытков.

Arduino IDE — Скачать

Обзор Softonic

Кэти Баггс Обновлено 2 месяца назад

Бесплатный облачный веб-редактор Arduino

Arduino IDE — это программа с открытым исходным кодом, рабочая среда в режиме реального времени. Поскольку впоследствии этот код будет храниться в облаке, его часто используют те, кто искал дополнительный уровень избыточности. Система полностью совместима с любой программной платой Arduino.

Основные функции и применение

Arduino IDE может быть реализована в операционных системах Windows (11, 10, 8.1, 8, 7), Mac и Linux. Большинство его компонентов написаны на JavaScript для удобства редактирования и компиляции. Хотя его основное предназначение основано на написании кодов, есть несколько других особенностей, на которые стоит обратить внимание. Он был оснащен средствами для легкого обмена любыми деталями с другими участниками проекта. При необходимости пользователи могут изменять внутренние схемы и схемы. Существуют подробные справочные руководства, которые окажутся полезными в процессе первоначальной установки. Учебники также доступны для тех, у кого может не быть значительного опыта работы с платформой Arduino.

Прочие аксессуары

Есть несколько других преимуществ, связанных с Arduinno IDE.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *