Основы робототехники

Ардуино для начинающих

Содержание

Пошаговая инструкция для новичков. Как программировать на Arduino?

Arduino один из самых популярных видов оборудования в организациях, занимающихся неформальным образованием в области программирования. Также, продукция Arduino очень популярна среди конструкторов-любителей.

Что такое Arduino?

Arduino это специальный электронный конструктор, который применяется для создания различных устройств, с разной формой и функционалом. Комплект представляет собой полноценную аппаратную вычислительную систему, которая может быть использована как для базовых механизмов, так и сложных конструкций.

Основой конструктора является простая аппаратная часть, разработанная в виде двусторонней платы (ввод-вывод), которая запрограммирована на алгоритмах С/C++. Реализация на базе Processing/Wiring, основанной на группе С, обеспечивает простой и интуитивно понятный процесс сборки, который легок для восприятия даже группой пользователей, не владеющей специальными знаниями в области программирования. А тот факт, что Arduino используется во внешкольных образовательных учреждениях для детей от 10-12 лет, только подтверждают факт простоты освоения механизма. Выполнение в форме конструктора позволяет использовать игровые дидактические методики.

Что можно сконструировать при помощи Arduino?

Диапазон возможностей Arduino очень широк. Конструктор легко интегрируется с большинством популярных программных систем и механизмов. Что позволяет программировать с его помощью достаточно сложные конструкции, вплоть до производственного оборудования и роботов. Некоторым конструкторам удавалось с помощью вышеописанных плат создавать мобильные гаджеты, и системы умного дома, включая механизмы видеонаблюдения, сигнализации и т.п. Универсальная аппаратная система позволяет также создавать простые системы виртуальной реальности, и многие другие механизмы взаимодействия с современными устройствами вывода аудио и видео данных.

Где можно купить комплектующие?

Оригинальные детали производятся и поставляются из Италии. Стоимость комплектующих достаточно высока, а ассортимент ограничен, поэтому на рынке представлены комплектующие от сторонних производителей. Порой, уникальные детали можно приобрести только у определенных нелицензированных производителей. Но при покупке неоригинальных деталей у разных поставщиков, никто не сможет гарантировать правильное взаимодействие между компонентами.

Конструктор Adruino может быть приобретен как по отдельности, так и в заранее собранных наборах. В продаже присутствуют как стандартные наборы, которые могут быть использованы для конструирования различных механизмов, так и конкретно подобранные составляющие для сборки, к примеру, вертолета. Набор, представленный на изображении выше, обойдется заказчику в 49 долларов, в случае заказа из Китая.

Подробнее о комплектующих

Arduino это стандартный микроконтроллер типа AVR. Прошивка Bootloader. Также, предусмотрен порт USB-UART.

Микроконтроллер состоит из одной схемы, на которой и осуществляется размещение программы. Написанная программа будет взаимодействовать с периферическими механизмами (датчиками, резисторами и транзисторами), которые и будут определять алгоритм работы. Arduino может взаимодействовать с большинством типов датчиков (скорости, света, звука, давления и т.д.). В качестве комплектующих, отвечающих за индикацию могут быть использованы как простые устройства вывода (светодиодные лампочки и звуковые сигналы), так и полноценные дисплеи. Выбор деталей-исполнителей еще шире. Можно приобрести специальные моторчики, реле, клапаны, магниты и многое, многое другое. Важно понимать, что микроконтроллер напрямую может работать только с некоторыми комплектующими. Для того, чтобы обеспечить адекватное взаимодействие со специфическими или самодельными устройствами, придется подбирать соответствующие переходники.

Особенности программирования платы Arduino

Готовая к работе программа называется прошивкой. Прошивка изначально оформляется в цифровом варианте на стороннем носителе. Одна плата может выполнять как базовые программы от Arduino, так и сторонние алгоритмы, поэтому для удобства нахождения определенной концепции, стоит их систематизировать в одной папке. Импорт программы в плату обычно осуществляется с использованием специальных устройств. Но не в случае Arduino, в котором импорт осуществляется посредством USB-шнура. Это стало возможно из-за изначально вшитого в микропроцессоры программного обеспечения бутлоадера. Специальная прошивка активируется автоматически при подключении устройства к носителю ПО. Помимо отсутствия необходимости подключения дополнительных устройств и проводов для импорта данных, микропроцессоры с бутлоадером имеют гораздо более сильную защиту от неправильного кода, чем аналогичные девайсы. Бутлоадер блокирует доступ пользователя к потенциально опасным настройкам, а в случае допущения фатальных ошибок, при импорте просто возникнет ошибка.

С каких проектов начать?

Во-первых, нужно обзавестись всеми необходимыми вспомогательными инструментами: паяльником, припоем и канифолью. Если у вас нет определенного опыта в монтаже и программировании микропроцессоров, не стоит сразу браться за сложны схемы, поскольку риск неудачи в таком случае достаточно высок. В качестве тренировки, можно использовать рекомендации Arduino по базовым задачам, для начала работы:

  1. Установка светодиода, который будет реагировать на определенные события
  2. Подключение кнопки, нажатие на которую, в частности может быть сигнальным действием для ранее установленной светодиодной лампочки.
  3. Монтаж потенциометра.
  4. Управление базовыми функциями светового привода.
  5. Монтаж системы из трехцветных LED лампочек.
  6. Подключение пьезоэлемента.
  7. Монтаж и тестирование работы фоторезистора.
  8. Монтаж датчика движения, и настройка его чувствительности.
  9. Установка датчика температуры и влажности воздуха.

Более сложные проекты

Естественно, комплекты Adruino покупаются не для того, чтобы подключать и тестировать различные устройства ввода и вывода информации. После того как вы освоитесь, можно заняться куда более сложными проектами. К примеру, можно попробовать собрать небольшое управляемое или автономное, двигающееся по какому-либо принципу, транспортное средство. Выбрать можно из тех комплектующих корпуса, которые у вас есть в комплекте. Это может быть машинка, катер, или даже вертолет. Само собой, такие конструкции требуют усидчивости, терпения и достаточно серьезный багаж знаний.


Источник: mediasalt.ru