Einführung in Arduino: 18 Schritte

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Haben Sie sich jemals gefragt, ob Sie Ihre eigenen Geräte wie Wetterstationen, Auto-Armaturenbretter zur Überwachung von Kraftstoff, Geschwindigkeit und Standortverfolgung oder zur Steuerung Ihrer Haushaltsgeräte mit Smartphone-Steuerung herstellen möchten, oder haben Sie sich jemals gefragt, ob Sie ausgeklügelte Roboter bauen, die sprechen, gehen und ihre Arme bewegen können oder Wie wäre es mit der Herstellung eigener MP3-Player, Fingerabdruckerkennungsgeräten, automatisierten Pflanzenbewässerungssystemen, Erdbebensensoren, Walkie-Talkies oder ferngesteuerten CCTV-Kameras. Wenn Sie sich jemals gefragt haben und bereit sind, Ihren Beitrag zur Digitalisierung der Welt zu leisten, dann glauben Sie, dass Sie all das Zeug herstellen können, das Sie erstellen möchten, und dann müssen Sie einige grundlegende Elektronik und Mikrocontroller kennen. Der Mikrocontroller ist ein kompaktes integriertes Schaltungsdesign, das Eingaben von verschiedenen Sensoren, z. B. Temperatursensoren, Bewegungserkennungssensoren, Entfernungsmessern usw. entgegennimmt und so programmiert ist, dass sie die gewünschte Ausgabe von Aktoren, z. B. LEDs, Motoren, Relais usw., erhalten Das Erlernen, Verstehen und Herstellen solcher Geräte in der Welt ist keine schwierige Aufgabe mit dem großen Beitrag der Arduino-Community zur Welt, die jedem Bastler und Ingenieuren auf der ganzen Welt zugänglich ist.

Arduino ist eine Open-Source-Hardware- und Softwareplattform für Bastler und Ingenieure, um Eingaben von verschiedenen Sensoren zu lesen, diese Eingaben zu verarbeiten und die gewünschte Ausgabe durch die Betätigung verschiedener Aktoren bereitzustellen.

Schritt 1: Arten von Arduino

Es gibt verschiedene Arten von Arduino-Boards mit unterschiedlicher Anzahl von analogen, digitalen und PWM-Pins und das Tolle ist, dass Sie problemlos mit jedem von ihnen arbeiten können. Verschiedene Arduino-Ergänzungen sind hier eingetragen.

● Arduino Uno

● Arduino Due

● Arduino Mega

● Arduino-Leonardo-Board

● Lillypad Arduino-Board

Schritt 2: Arduino Uno

Die meisten Anfänger beginnen mit Arduino Uno. Es ist an Bord, dass der Hauptmikrocontroller ATMegga328 mit einem Speicher von 2 KB SRAM UND 32 KB Flash verfügt. eine Reset-Taste, eine Netzbuchse, einen USB-Anschluss und mehr. Es enthält alles, was erforderlich ist, um den Mikrocontroller zu halten; Einfach mit Hilfe eines USB-Kabels an einen PC anschließen und die Versorgung mit einem AC-zu-DC-Adapter oder Akku für den Einstieg geben.

Schritt 3: Arduino Due

Der Hauptmikrocontroller von Arduino Due ist der AT91SAM38XE mit einem Speicher von 96 KB SRAM, 512 KB Flash bestehen aus 54 digitalen Pins, von denen 12 PWM sind und 16 analoge Eingangspins haben

Schritt 4: Arduino Mega

Es enthält ATmea2560 als Mikrocontroller mit einem Speicher von 8KB

SRAM und 256 KB Flash mit 54 digitalen IO-Pins, von denen 12 PWM- und 16 analoge Eingangspins sind, eine Reset-Taste, eine Power-Buchse, einen USB-Anschluss und eine Reset-Taste. Es enthält alles, was erforderlich ist, um den Mikrocontroller zu halten; Einfach mit Hilfe eines USB-Kabels an einen PC anschließen und die Versorgung mit einem AC-zu-DC-Adapter oder Akku zum Einstieg geben. Die große Anzahl von Pins macht dieses Arduino-Board sehr hilfreich für das Entwerfen von Projekten, die eine Reihe digitaler Ein- oder Ausgänge wie viele Tasten benötigen.

Schritt 5: Arduino Leonardo

Sein Hauptmikrocontroller ist ATmega32u4 mit einem Speicher von 2,5 KB SRAM und 32 KB Flash mit 20 digitalen IO-Pins und 12 analogen Eingangspins. Das erste Entwicklungsboard eines Arduino ist das Leonardo-Board. Dieses Board verwendet einen Mikrocontroller zusammen mit dem USB. Das heißt, es kann auch sehr einfach und billig sein. Da dieses Board USB direkt handhabt, sind Programmbibliotheken erhältlich, die es dem Arduino-Board ermöglichen, einer Tastatur des Computers, der Maus usw. zu folgen.

Schritt 6: LilyPad Arduino Board

Das Lily Pad Arduino Board ist eine tragbare E-Textil-Technologie. Jedes Board wurde einfallsreich mit riesigen Verbindungspads und einer glatten Rückseite entworfen, damit sie mit leitfähigem Faden in Kleidung eingenäht werden können. Dieser Arduino umfasst auch I/O-, Power- und auch Sensorboards, die speziell für E-Textilien gebaut wurden. Diese sind sogar waschbar!

Schritt 7: Tools für die Arduino-Entwicklungsumgebung

Arduino-Programmiersprache:

Arduino ist in C++ programmiert, das in verschiedenen Aspekten von Projekten wie der Softwareentwicklung verwendet wird, aber für Arduino wird C++ mit zusätzlichen Funktionen verwendet. Sie können Arduino-Skizze erstellen, Arduino-Skizze ist der Name, der der Arduino-Codedatei gegeben wird. Sie schreiben den Code in der Arduino IDE. Diese Skizzen können in den Projektordnern gespeichert werden und die IDE bietet die Möglichkeit, C++-Code in Maschinensprache zu kompilieren und auf das Arduino-Board hochzuladen.

Arduino-IDE

Arduino IDE (Integrated Development Environment) ist das C++-Tool zum Bearbeiten, Kompilieren und Hochladen von Code, mit dem Sie Ihr Programm schreiben können, um IO-Pins für verschiedene Zwecke zu programmieren ausführlich über Bibliotheken diskutieren.

Schritt 8: Arduino IDE-Installation

Schritt 1. Arduino-IDE herunterladen

Schritt 2. Warten Sie, bis der Downloadvorgang abgeschlossen ist.

Schritt 3. Installieren Sie die Software und wählen Sie die Komponenten aus, die Sie installieren möchten, sowie den Installationsort.

Schritt 4. Akzeptieren Sie die Treiberinstallation, wenn Sie von Windows 10 dazu aufgefordert werden

Schritt 9: Arduino-Treiber installieren

Gehen Sie zu Start->Geräte-Manager eingeben’>doppelklicken Sie auf das erste Ergebnis, um den Geräte-Manager zu starten.

1. Gehen Sie zu Ports > suchen Sie den Arduino UNO-Port

2. Falls Sie diesen Port nicht finden können, gehen Sie zu Andere Geräte und suchen Sie Unbekanntes Gerät

3. Wählen Sie den Arduino UNO-Port aus > klicken Sie auf Treiber aktualisieren.

4. Wählen Sie die Option „Meinen Computer nach Treibersoftware durchsuchen“> gehen Sie zum Download-Speicherort der Arduino-Software > wählen Sie die Datei arduino.inf/Arduino UNO.inf (je nach Softwareversion)

5. Warten Sie, bis Windows die Treiberinstallation abgeschlossen hat.

Nachdem Sie die Arduino-Software und den Arduino-Treiber auf Ihrem Computer installiert haben, ist es an der Zeit, Ihre erste Skizze zu öffnen. Wählen Sie Ihren Board-Typ und -Port aus und laden Sie ein Programm hoch, um sicherzustellen, dass Ihr Board betriebsbereit ist.

Schritt 10: Grafische Darstellung der Arduino IDE

Da die Arduino IDE zum Bearbeiten, Speichern, Kompilieren und Hochladen des Codes in Arduino verwendet wird, ist hier die grafische Darstellung der Arduino IDE.

Schritt 11: So öffnen Sie eine neue Datei in Arduino IDE

Um eine neue Datei zu öffnen, klicken Sie auf Datei->Neu

Schritt 12: Arduino-Skizze speichern

Neue Datei wird geöffnet

Schritt-1: Um die Arduino-Skizze zu speichern, gehen Sie zu Datei-> Speichern Ein Fenster zum Speichern der Skizze wird geöffnet

Schritt-2: Benennen Sie die Arduino-Skizze um und klicken Sie auf die Schaltfläche Speichern. Die Skizze wird gespeichert.

Schritt 13: Beispiele des Arduino-Programms

Arduino IDE enthält viele Beispielprogramme, um daraus zu lernen und Projekte zu erstellen. Diese Beispiele beziehen sich auf das Blinken einer LED, den analogen und digitalen Eingangsausgang, die serielle Kommunikation, den Sensor usw.

Um das LED-Blink-Beispielprogramm zu öffnen, klicken Sie auf Datei->Beispiel->Grundlagen->Blinken

Schritt 14: Arduino-Bibliotheken

Laut der Arduino-Community sind „Bibliotheken eine Sammlung von Code, die es Ihnen leicht macht, sich mit einem Sensor, Display, Modul usw. Im Internet stehen Hunderte von zusätzlichen Bibliotheken zum Download bereit.“Bibliotheken enthalten gängige Methoden und Funktionen wie Gerätetreiber oder Dienstprogrammfunktionen, die Bibliotheken verwenden. Es wird leicht zu programmieren, ohne viele Zeilen zu programmieren. Es gibt eine Vielzahl von Open-Source-Bibliotheken im Internet, Arduino IDE bietet auch Bibliotheken, die von der Arduino-Community erstellt wurden, z Erstellen Sie Ihre eigenen Bibliotheken und installieren Sie sie in der Arduino IDE.

Installationsmethode für die Arduino-Bibliothek

Es gibt zwei Methoden, mit denen wir die Bibliothek in der Arduino IDE installieren können, eine über den Arduino IDE Library Manager und die andere über die Verwendung einer.zip-Datei. Die meisten Bibliotheken sind im Arduino Library Manager verfügbar, aber es gibt viele Bibliotheken, die Entwickler selbst erstellen und stellen Sie sie auf github zur Verfügung, damit wir beide Optionen haben, aber wir können jede von beiden verwenden.

Installation der Bibliothek mit dem Bibliotheksmanager

Um die Bibliothek mit dem Bibliotheksmanager zu installieren, klicken Sie auf Skizze->Bibliothek einschließen->Bibliotheken verwalten

Nachdem dieser Bibliotheksmanager hier geöffnet wurde, können Sie bereits installierte Bibliotheken anzeigen. In diesem Beispiel installieren wir RTCZero dafür müssen Sie nach der RTCZero-Bibliothek suchen, wenn Sie sie finden, wählen Sie ihre Version und klicken Sie auf die Schaltfläche Installieren, die Installation wird gestartet.

Importieren einer.zip-Bibliothek

Bibliotheken werden oft als ZIP-Datei oder Ordner verteilt. Der Name des Ordners ist der Name der Bibliothek. Im Ordner befinden sich eine.cpp-Datei, eine.h-Datei und oft eine keywords.txt-Datei, ein Beispielordner und andere Dateien, die von der Bibliothek benötigt werden.

Um die Zip-Bibliothek zu installieren, klicken Sie auf Sketch->Include Library->Add.zip Library

Das Durchsuchen-Fenster wird geöffnet. Legen Sie dort den Ort fest, an dem die Zip-Bibliothek gespeichert wird, und klicken Sie auf die Schaltfläche Öffnen

Schritt 15: Arduino IDE-Tastenkombinationen

Arduino IDE hat einige kurze Tasten, mit denen wir verschiedene Funktionen wie Kompilieren, Hochladen, Speichern usw. ausführen können.

Schritt 16: Arduinos IO-Pins

Arduino ist ein Prototyping-Board, das normalerweise mit unterschiedlichen Konfigurationen von I / O-Pins (Eingang / Ausgang) geliefert wird, die Pins sind entweder analoge oder digitale Pins.

Analoger Pin

Analoge Pins sind eigentlich Eingangspins, die normalerweise verwendet werden, um physikalische Daten als Eingang zu lesen, oder es ist ein Pin, der physikalische Daten von Sensoren lesen kann. Ein Sensor ist ein Gerät, das physikalische Energie in elektrische Energie umwandeln kann. Arduino kann diese elektrische Energie mit analogen Pins als elektrisches Signal lesen

Digitaler Pin

Der digitale Pin kann sowohl INPUT- als auch OUTPUT-Pin sein, so dass er, wie er genannt wird, INPUT lesen und OUTPUT in digitaler Form schreiben kann. Die digitalen Daten liegen in Form von HIGH oder LOW vor, wobei HIGH ON und LOW OFF bedeutet, zum Beispiel wenn die LED an die digitalen Pins von Arduino angeschlossen ist und Sie diesen Pin auf HIGH programmieren die LED geht aus.

Pulsweitenmodulations-Pins

Einige der digitalen Pins in Arduino haben zusätzliche Funktionen zur Bereitstellung eines Analogausgangs und werden als PWM-Pins bezeichnet. Die Funktion von PWM-Pins besteht darin, OUTPUT im Bereich zwischen HIGH- und LOW-Pegel zu schreiben Sie möchten die Helligkeit der LED oder des Motors steuern, ist an den PWM-Pin angeschlossen und Sie möchten die Geschwindigkeit des Motors steuern. Sie können den Wert von 0-255 zuweisen, um die Helligkeit oder Geschwindigkeit zu steuern.

Schritt 17: Arduino LED-Blinkprogramm

Wenn Arduino IDE und Treiber installiert sind, verbinden Sie sich mit dem Programm

Arduino zum Blinken einer LED-Komponenten sind erforderlich, die unten erwähnt werden

Komponenten, die für das LED-Blinkprojekt verwendet werden

● Arduino Uno

● USB-Kabel Typ A/B

● 220 Ohm Widerstand

● LED

● Steckbrett

Schaltplan

Verbinden Sie den Pin 5 von Arduino Uno mit dem 220-Ohm-Widerstand und verbinden Sie den anderen Pin des Widerstands mit dem Anodenstift (+) der LED und den GND-Pin von Arduino Uno mit dem Kathodenstift (-) der LED.

Schreiben eines Programms zum Blinken einer LED

Schritt 1. Öffnen Sie die Arduino-IDE.

Schritt 2. Öffnen Sie eine neue Skizze

Schritt 3. Speichern Sie die neue Skizze als LED BLINK PROGRAM und schreiben Sie das Programm

Schritt 4. Wählen Sie das Board aus, indem Sie auf Tools-> Board:-> Arduino Uno klicken

Schritt 5. Wählen Sie den COM-Port aus, indem Sie auf Tools->Port klicken

Schritt 6. Klicken Sie auf die Schaltfläche Kompilieren

Schritt 7. Warten Sie, bis die Kompilierung abgeschlossen ist, und klicken Sie dann auf die Schaltfläche Hochladen

Sie sehen die Meldung „Done Uploading“, während Sie diese Meldung sehen, die an Pin 5 von Arduino angeschlossene LED scheint nach einer Sekunde zu blinken.

Schritt 18: Serieller Monitor

Die Arduino-IDE verfügt über eine Funktion, die beim Debuggen von Skizzen oder beim Steuern von Arduino über die Tastatur Ihres Computers eine große Hilfe sein kann. Der Serial Monitor ist ein separates Popup-Fenster, das als separates Terminal fungiert, das durch das Empfangen und Senden von seriellen Daten kommuniziert.

Sie können das LED-Blinkprogramm ändern, um zu sehen, dass der Status der an Pin 5 von Arduino angeschlossenen LED auf Ihrem Computer entweder HIGH oder LOW ist, indem Sie den seriellen Monitor von Arduino IDE verwenden, indem Sie die serielle Kommunikationsfähigkeit von Arduino verwenden Baudrate auf 9600 Baudrate ist einfach als Übertragungsgeschwindigkeit von Daten vom Arduino zum Computer oder umgekehrt in Bit pro Sekunde definiert, so dass die Einstellung der Baudrate auf 9600 so ist, als ob die Übertragungsgeschwindigkeit 9600 Bit pro Sekunde beträgt.

Schreiben eines Programms zum Blinken einer LED

Schritt 1. Öffnen Sie die Arduino-IDE.

Schritt 2. Öffnen Sie eine neue Skizze

Schritt 3. Speichern Sie die neue Skizze als LED BLINK PROGRAM und schreiben Sie das Programm

Schritt 4. Wählen Sie das Board aus, indem Sie auf Tools->Board:->Arduino Uno. klicken

Schritt 5. Wählen Sie den COM-Port aus, indem Sie auf Tools->Port klicken

Schritt 6. Klicken Sie auf die Schaltfläche Kompilieren

Schritt 7. Warten Sie, bis die Kompilierung abgeschlossen ist, und klicken Sie dann auf die Schaltfläche Hochladen

Schritt 8. Öffnen Sie den Serial Monitor, indem Sie Strg+Shift+m drücken oder auf die obere rechte Ecke klicken.

Schritt 9. Stellen Sie die Baudrate des seriellen Monitors ein, da sowohl Arduino als auch Computer die gleiche Baudrate für die serielle Kommunikation haben müssen.

Hier sehen Sie, sobald die LED HIGH oder LOW wird die Meldung seriell auf dem seriellen Monitor gedruckt wird