آردوینو چیست و چه کار میکند ؟

امروزه تولید کنندگان  بیشتری در سراسر جهان به دنبال اضافه کردن برنامه نویسی و الکترونیک به برنامه های آموزشی خود هستند. یکی از بهترین راه های انجام این کار  ادغام برد آردوینو در پروژه ها و درس های دانش پذیران است.

ما متوجه شدیم بسیاری از مربیان وارد حوزه برنامه نویسی نمیشوند زیرا تصور میکنند این حوزه بسیار سخت و پیچیده است بنابراین آموزش های ما برای افراد مبتدی ارائه گردیده و خواهید دید که این بخش چقدر شیرین و جذاب است.

آردیونو چیست ؟

Arduino یک مدار مدار قابل برنامه ریزی با منبع باز است که می تواند در طیف گسترده ای از پروژه های ساخت ادغام شود. این برد حاوی میکروکنترلر است که قادر به برنامه ریزی برای دادن حس و کنترل اشیاء در دنیای بیرونی است. با پاسخگویی به سنسورها و ورودی ها ، Arduino قادر به تعامل با تعداد زیادی از خروجی ها مانند LED ، موتور و نمایشگر است. به دلیل انعطاف پذیری و کم هزینه بودن ، Arduino به یک انتخاب بسیار محبوب برای سازندگان که بدنبال ایجاد پروژه های سخت افزاری تعاملی هستند تبدیل شده است.

Arduino در سال 2005 در ایتالیا توسط Massimo Banzi به عنوان راهی برای دسترسی غیر مهندسین به ابزار کم هزینه و ساده برای ایجاد پروژه های سخت افزاری معرفی شد. از آنجا که برد آردوینو منبع باز است ، تحت مجوز Creative Commons منتشر می شود که به هر کسی امکان می دهد برد خود را تولید کند. اگر وب را جستجو کنید ، می بینید که صدها بروزرسانی و تغییرات سازگار با آردوینو در دسترس است . همچنین آردوینو یک ابزار مناسب برای آموزش رباتیک است.

در بخش بعدی ، ما در مورد تعدادی از بردهای Arduino موجود و نحوه تفاوت آنها با یکدیگر بحث خواهیم کرد.

انواع بردهای آردوینو

Arduino یک بستر عالی برای نمونه سازی پروژه ها و اختراعات است اما در هنگام انتخاب تنوع آن می تواند گیج کننده باشد. تعدای زیادی از انواع برد آردوینو وجود دارد که هر یک مناسب یک منظور خاص می باشد و مدلهای زیادی را توسعه دهندگان بردهای آردیونو ارائه کرده اند. به نظر میرسد این تنوع کار را برای شما سخت کند اما نگران نباشید ما به شما آموزش خواهیم داد از کدام نوع از بردهای آردوینو استفاده کنید.

آموزش ساخت ربات مسیریاب با آردوینو

در زیر چند نمونه از انواع مختلف بردهای Arduino  آورده شده است. لگویی با نام Arduino روی آنها لگو رسمی است اما تعداد زیادی مدل بسیار عالی نیز در بازار وجود دارد. یکی از بهترین دلایل برای خرید یک مدل توسعه یافته این واقعیت است که آنها به طور کلی ارزان تر از همتای رسمی خود هستند. به عنوان مثال Adafruit و Sparkfun انواع بردهای Arduino را می فروشند که هزینه کمتری دارند اما هنوز همان کیفیت اصل را دارند.

یکی دیگر از عواملی که هنگام انتخاب برد باید در نظر بگیرید نوع پروژه ای است که می خواهید انجام دهید. به عنوان مثال ، اگر می خواهید یک پروژه الکترونیکی پوشیدنی ایجاد کنید ، ممکن است بخواهید تابلوی LilyPad را از Sparkfun در نظر بگیرید. LilyPad به گونه ای طراحی شده است که به راحتی در منسوجات الکترونیکی و پروژه های پوشیدنی دوخته شود. اگر پروژه شما از یک شکل شکل کوچک برخوردار است ، ممکن است بخواهید از Arduino Pro Mini استفاده کنید که در مقایسه با سایر بردها ، کوچکتر استد.

آردوینو UNO

یکی از محبوب ترین بردهای Arduino که بسیار مورد استفاده است آردوینو اونو میباشد. در حالی که این اولین بردی نبود که منتشر شد  ، اما هنوز هم فعال ترین و گسترده ترین برد موجود در بازار است. Arduino Uno به دلیل محبوبیت بسیار زیاد ، دارای مطالب بسیار زیادی از آموزش و پروژه در سراسر وب است که می تواند در شروع  به شما کمک کند. ما از طرفداران بزرگ Uno به دلیل ویژگی های عالی و سهولت استفاده آن هستیم.

شناخت هر قسمت

در اینجا مؤلفه هایی که یک برد آردوینو را تشکیل می دهند و همچنین عملکرد هر یک از آنها را معرفی خواهیم کرد.

• دکمه تنظیم مجدد – با این کار مجدداً کدی که در صفحه آردوینو بارگذاری شده است را مجدداً راه اندازی می کنید
• AREF – مخفف “Analog Reference” است و برای تنظیم ولتاژ مرجع خارجی استفاده می شود
• Ground Pin – چند اتصال زمینی روی آردوینو وجود دارد و همه آنها به یک شکل کار می کنند در واقع هر جا که به اتصال منفی نیاز دارید میتوانید از این پین استفاده کنید
• ورودی / خروجی دیجیتال – از پین های 0-13 می توان برای ورودی یا خروجی دیجیتال استفاده کرد
• PWM – پین های مشخص شده با نماد (~) می توانند خروجی آنالوگ را شبیه سازی کنند
• اتصال USB – برای به روزرسانی آردوینو و بارگذاری طرح ها استفاده می شود
• TX/RX نشان دهنده انقال داده به برد یا از برد میباشد و دارای LED های نشانگر است
• میکروکنترلر ATmega – این مغز برد است و جایی است که برنامه ها در آن ذخیره می شوند
• شاخص چراغ برق – این LED در هر زمان روشن می شود که برد در منبع تغذیه وصل شود
• رگولاتور ولتاژ – این رگولاتور میزان ولتاژ ورودی به برد آردوینو را کنترل می کند
• جک DC Power – از این جک برای تغذیه آردوینو با منبع تغذیه استفاده می شود
• پین 3.3 ولت – این پین 3.3 ولت انرژی را برای پروژه های شما تأمین می کند
• پین 5 ولت – این پین 5 ولت نیرو را برای پروژه های شما تأمین می کند
• پین اتصال به زمین
• پین های آنالوگ – این پین ها می توانند سیگنال را از یک سنسور آنالوگ بخوانند و آن را به دیجیتال تبدیل کنند

---

---

منبع تغذیه آردوینو

آردوینو اونو برای اینکه بتواند کار کند نیاز به منبع تغذیه دارد و از انواع مختلفی می توان آن را تغذیه کرد. می توانید کاری را انجام دهید که بیشتر افراد انجام می دهند و برد را مستقیماً از طریق کابل USB به رایانه متصل کنید. اگر می خواهید پروژه شما متحرک باشد ، برای تهیه برق آن از یک باتری 9 ولت استفاده کنید. آخرین روش استفاده از منبع تغذیه AC 9 ولت خواهد بود.

برد برد همراه با آردوینو

یکی دیگر از موارد بسیار مهم هنگام کار با آردوینو ، یک برد برد است. این دستگاه به شما امکان می دهد تا پروژه آردوینو خود را بدون آنکه بخواهید بطور دائم مدار را لحیم کنید ، از نمونه اولیه پروژه خود استفاده کنید. استفاده از برد برد به شما امکان می دهد نمونه های اولیه موقت ایجاد کنید و در طراحی مدارهای مختلف آزمایش کنید. در داخل سوراخ ها  محفظه پلاستیکی ، گیره های فلزی قرار دارند که توسط نوارهایی از مواد رسانا ( جامپر ) به یکدیگر وصل می شوند.

هنگام استفاده از آردوینو با برد برد از جامپر استفاده خواهیم کرد.

چگونه یک برد آردوینو را برنامه ریزی کنیم

پس از ایجاد مدار روی برد برد، باید برنامه  را در آردوینو بارگذاری کنید. برنامه مجموعه ای از دستورالعمل ها است که به برد می گوید چه عملکردهایی برای انجام آن نیاز دارد. برد آردوینو فقط می تواند یک برنامه را به طور همزمان نگه داشته و انجام دهد. نرم افزاری که برای ایجاد برنامه های Arduino استفاده می شود ، IDE نام دارد که مخفف Integrated Development Environment است. این نرم افزار برای بارگیری رایگان است و می توانید در https://www.arduino.cc/fa/Main/Software آن را دانلود کنید.

هر برنامه آردوینو دو قسمت اصلی برنامه دارد

:void setup () – مواردی را که باید یک بار انجام شود را تنظیم می کند و بعد دیگر اتفاق نمی افتد.

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

شیلد های آردوینو

اگر می خواهید عملکرد بسیار مشخصی به آردوینو خود اضافه کنید ، باید از شیلد استفاده کنید. شما میتوانید شیلدها را به بالای صفحه Arduino متصل کنید و می توانید قابلیت هایی از قبیل WiFi ، Bluetooth ، GPS و موارد دیگر را اضافه کند. به معنای واقعی کلمه صدها شیلد برای انتخاب وجود دارد و چند مثال در اینجا وجود دارد.

شیلد WIFI

شیلد LCD

شیلدGPS Logger

شیلدMP3 Music Maker

شیلد درایورMotor/Stepper/Servo

سنسورهای آردوینو

اگر می خواهید آردوینو دنیای اطراف خود را حس کند ، باید حسگر اضافه کنید. طیف گسترده ای از سنسورها برای انتخاب وجود دارند و هر کدام هدف خاصی دارند. در زیر تعدادی از سنسورهای متداول در پروژه ها را مشاهده می کنید.

سنسور حرکت PIR

حسگر روشنایی

سنسور فشار

حسگر مجاورت

سنسور شتاب

سنسور تشخیص صدا

سنسور رطوبت و دما

سنسور IR