آردوینو چگونه کار می‌کند؟ – سریع آسان

امروزه افراد زیادی در سرتاسر دنیا به دنبال یادگیری الکترونیک و برنامه‌نویسی برای پیشرفت در مسیر کاری خود هستند.

ما متوجه شدیم بسیاری از افراد وارد حوزه برنامه‌نویسی نمی‌شوند؛ چرا که تصور می‌کنند این حوزه بسیار سخت و پیچیده است؛ بنابراین ما در سیسوگ، آموزش‌هایی برای تمامی افراد از مبتدی تا پیشرفته ارائه کرده‌ایم تا همه بتوانند بهره‌مند شوند. همچنین، سعی کرده‌ایم که مطالب را با بیانی شیرین و جذاب، توضیح دهیم.

اگر به دنبال یادگیری الکترونیک هستید، آموزش آردوینو اولین چیزی است که شما باید به دنبال آن باشید. به‌طورکلی، یکی از بهترین و راحت‌ترین روش‌های آموزش الکترونیک، یادگیری کار با بردهای آردوینو و برنامه‌نویسی بردهای آردوینو می‌باشد.

آردوینو یک برد آماده است که شما می‌توانید از پروژه‌های ساده تا پروژه‌های پیشرفته الکترونیک را به‌آسانی بر روی آن پیاده‌سازی نمایید. یادگیری آردوینو نیز برخلاف دیگر مسیرهای آموزش الکترونیک آن‌قدر شما را به چالش نمی‌کشد و شما می‌توانید با یادگیری پروژه‌های الکترونیکی ساده آردوینو، یادگیری الکترونیک را قدم‌به‌قدم شروع کنید.

آردوینو چیست؟

آردوینو (Arduino) یک مدار قابل پروگرام منبع‌باز است که می‌تواند در طیف گسترده‌ای از پروژه‌ها استفاده شود. این برد دارای یک میکروکنترلر است که قادر به برنامه‌ریزی برای دادن حس و کنترل اشیاء در دنیای بیرونی است. با پاسخگویی به سنسورها و ورودی‌ها، آردوینو قادر به تعامل با تعداد بسیاری از خروجی‌ها مثل LED ، موتور و صفحه‌نمایش است. به علت انعطاف‌پذیری بالا و کم‌هزینه‌بودن، آردوینو به یک انتخاب محبوب برای افرادی که به دنبال ایجاد پروژه‌های سخت‌افزاری تعاملی هستند، تبدیل شده است.

آردوینو در سال 2005 در کشور ایتالیا توسط Massimo Banzi به عنوان یک ابزار کم هزینه و ساده برای ایجاد پروژه های سخت افزاری، معرفی شد. از آنجایی که برد آردوینو منبع باز است، تحت مجوز Creative Commons عرضه می شود که به هر کسی این امکان را می دهد که برد خود را بسازد. اگر در گوگل جست و جو کنید، خواهید دید که صدها به روزرسانی و تغییرات سازگار با آردوینو در دسترس هستند. همچنین، آردوینو یک ابزار مناسب برای آموزش رباتیک نیز می باشد.

شکل ۱: برد آردوینو

انواع برد آردوینو

آردوینو یک بستر عالی برای نمونه‌سازی پروژه‌ها می‌باشد؛ ولی در زمان انتخاب، تنوع زیاد آن می‌تواند گیج‌کننده باشد. بردهای آردوینو، انواع مختلفی دارند که هر کدام کاربرد خاصی دارند. به نظر می‌رسد این تنوع زیاد، کار را برای شما سخت کند؛ ولی نگران نباشید ما به شما آموزش می‌دهیم که از کدام نوع از بردهای آردوینو استفاده کنید.

شکل ۲: انواع برد آردوینو

روی تمام این بردها لوگو Arduino وجود دارد. یکی از مهم‌ترین دلایل برای خرید یک مدل توسعه‌یافته این است که آن‌ها ارزان‌تر از مدل رسمی خود هستند. برای مثال، Adafruit و Sparkfun انواع بردهای آردوینو را می‌فروشند که قیمت کمتری دارند و درعین‌حال، همان کیفیت بالای مدل اصلی را دارند.

یکی دیگر از عواملی که هنگام انتخاب برد آردوینو باید در نظر بگیرید نوع پروژه‌ای است که می‌خواهید انجام دهید. برای مثال، اگر پروژه شما از یک شکل کوچک برخوردار است، می‌توانید از Arduino Pro Mini استفاده کنید که در مقایسه با بردهای دیگر، کوچک‌تر است.

برد آردوینو UNO

یکی از محبوب‌ترین بردهای آردوینو که بسیار کاربردی است، برد آردوینو اونو (UNO) می‌باشد. این برد جز پرطرفدارترین بردهای موجود در بازار است. برد Arduino Uno به دلیل محبوبیت بسیار، دارای مطالب آموزشی و پروژه‌ای زیادی در اینترنت است که می‌تواند در شروع کار به شما کمک کند. به‌طورکلی، این برد به دلیل داشتن ویژگی‌های عالی و سهولت استفاده، طرفداران زیادی دارد.

قسمت‌های مختلف یک برد آردوینو

در این بخش قسمت‌های مختلفی که یک برد آردوینو را تشکیل می‌دهند و همچنین، عملکرد هر یک از آن‌ها را بررسی خواهیم کرد.

• دکمه ریست: از طریق این دکمه می‌توانید کدی که در صفحه آردوینو بارگذاری شده است را مجدداً راه‌اندازی کنید.
• AREF: مخفف Analog Reference است و برای تنظیم ولتاژ مرجع خارجی کاربرد دارد.
• Ground Pin : چند اتصال زمینی روی آردوینو وجود دارد و همه آن‌ها به یک شکل کار می‌کنند. در واقع، هر جا که به اتصال منفی نیاز دارید، می‌توانید از این پین استفاده کنید.
• ورودی/خروجی دیجیتال: از پین‌های 0-13 می توان برای ورودی یا خروجی دیجیتال استفاده کرد.
• PWM: پین‌های مشخص شده با نماد (~) می‌توانند خروجی آنالوگ را شبیه‌سازی کنند.
• اتصالUSB : برای به‌روزرسانی آردوینو و بارگذاری اسکچ‌ها کاربرد دارد.
• TX/RX: نشان‌دهنده انتقال داده به برد یا از برد می‌باشد و دارایLED های پوینتر است.
• میکروکنترلر ATmega ؛ این مغز برد است و جایی است که برنامه‌ها در آن ذخیره می‌شوند.
• شاخص چراغ‌برق: این LED زمانی روشن می‌شود که برد به منبع تغذیه وصل شود.
• رگولاتور ولتاژ: این رگولاتور میزان ولتاژ ورودی به برد آردوینو را کنترل می‌نماید.
• جکDC Power : این جک برای تغذیه آردوینو با منبع تغذیه کاربرد دارد.
• پین 3.3 ولت: این پین، 3.3 ولت انرژی برای انجام پروژه های شما تأمین می‌کند.
• پین 5 ولت: این پین، 5 ولت انرژی برای انجام پروژه های شما تأمین می‌کند.
• پین اتصال به زمین
• پین‌های آنالوگ: این پین‌ها سیگنال را از یک سنسور آنالوگ می‌خوانند و آن را به دیجیتال تبدیل کنند.

منبع تغذیه آردوینو

شکل ۳: منبع تغذیه آردوینو

برای این که برد آردوینو بتواند کار کند، نیاز به یک منبع تغذیه دارد که از طریق روش‌های مختلفی می‌توان آن را تغذیه کرد. دراین‌خصوص، شما می‌توانید کاری را انجام دهید که اکثر افراد انجام می‌دهند و برد خود را مستقیماً از طریق کابل USB به رایانه وصل کنید.

برد بورد همراه با آردوینو

یکی دیگر از موارد بسیار مهم در زمان کار با آردوینو، یک برد بورد است. این دستگاه به شما امکان می‌دهد تا پروژه آردوینو خود را بدون آنکه بخواهید به طور دائم مدار را لحیم کنید و از نمونه اولیه پروژه خود استفاده نمایید. استفاده از برد بورد برای شما این امکان را فراهم می‌کند که شما بتوانید نمونه‌های اولیه موقت ایجاد کنید و آن‌ها را در طراحی مدارهای مختلف آزمایش کنید. در داخل سوراخ‌ها محفظه پلاستیکی، گیره‌های فلزی قرار دارند که به‌وسیله نوارهایی از مواد رسانا (جامپر) به یکدیگر متصل می‌شوند.

چگونه یک برد آردوینو را پروگرام کنیم؟

بعد از ایجاد مدار روی برد بورد، باید برنامه را در آردوینو بارگذاری کنید. برنامه مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها است که به برد می‌گوید چه عملکردهایی برای انجام آن نیاز دارد. برد آردوینو فقط می‌تواند یک برنامه را به‌صورت هم زمان نگه داشته و انجام دهد. نرم‌افزاری که برای ایجاد برنامه‌های آردوینو استفاده می‌شود،IDE نام دارد که مخفف عبارت Integrated Development Environment است. این نرم‌افزار رایگان است و شما می‌توانید آن را از سایت https://www.arduino.cc/fa/Main/Software دانلود کنید.

قسمت‌های اصلی یک برنامه آردوینو

یک برنامه آردوینو دو قسمت اصلی دارد که عبارت‌اند از:

• ()void setup : مواردی که باید یک بار انجام شوند را تنظیم می‌نماید و بعد از آن، دیگر اتفاق نمی‌افتد.
• ()void loop : شامل دستورالعمل‌هایی است که بارهاوبارها تکرار می‌شوند تا وقتی که صفحه خاموش شود.

شیلدهای آردوینو

شکل ۴: شیلد آردوینو

اگر می‌خواهید عملکرد بسیار مشخصی به آردوینو اضافه کنید، باید از شیلد استفاده کنید. شما می‌توانید شیلدها را به بالای صفحه آردوینو متصل کنید و می‌توانید قابلیت‌هایی مانند وای‌فای، بلوتوث، GPS و موارد دیگر را اضافه نماید. به معنای واقعی کلمه، صدها شیلد برای انتخاب وجود دارد و ما در اینجا چند مورد از رایج‌ترین‌های آن‌ها را برای شما ذکر کرده‌ایم:

• شیلد WIFI
• شیلد LCD
• شیلد GPS Logger
• شیلد MP3 Music Maker
• شیلد درایور Motor/Stepper/Servo

سنسورهای آردوینو

طیف گسترده‌ای از سنسورها برای برد آردوینو وجود دارد که هر کدام برای هدف خاصی استفاده می‌شوند. در زیر تعدادی از سنسورهای رایج در انجام پروژه‌ها را برای شما ذکر کرده‌ایم:

• سنسور حرکت PIR
• سنسور روشنایی
• سنسور فشار
• سنسور مجاورت
• سنسور شتاب
• سنسور تشخیص صدا
• سنسور رطوبت و دما
• سنسور IR