Гайд для новичков arduino

Начало

Создание проекта на Arduino состоит из 3 главных этапов: написание кода, прототипирование (макетирование) и прошивка. Для того, чтоб написать код а потом прошить плату нам необходима среда разработки. На самом деле их есть немало, но мы будем программировать в оригинальной среде – Arduino IDE. Сам код будем писать на С++, адаптированным под Arduino. Скачать можно на официальном сайте. Скетч (набросок) – программа, написанная на Arduino. Давайте посмотрим на структуру кода:

Важно заметить, что обязательную в С++ функцию процессор Arduino создаёт сам. И результатом того, что видит программист есть:. Давайте разберёмся с двумя обязательными функциями

Функция вызывается только один раз при старте микроконтроллера. Именно она выставляет все базовые настройки. Функция — циклическая. Она вызывается в бесконечном цикле на протяжении всего времени работы микроконтроллера

Давайте разберёмся с двумя обязательными функциями. Функция вызывается только один раз при старте микроконтроллера. Именно она выставляет все базовые настройки. Функция — циклическая. Она вызывается в бесконечном цикле на протяжении всего времени работы микроконтроллера.

Rolling Star of Death

Далее, что-то более легкое для всех нас, имперских сочувствующих. Что может быть приятнее, чем вращающийся и поющий шар смерти, предназначенный для уничтожения планет? По словам пользователя Instructables simsalapim, ничего!

Направляйтесь в Instructable, чтобы увидеть видеозапись этого в действии. Сердцем этой милой вращающейся сферы зла является доска LightBlue Bean, хотя во время написания этих плат за 30 долларов нет. Тот же эффект может быть достигнут с использованием практически любой Arduino-совместимой клонированной платы (мы рекомендуем NodeMCU

) и акселерометр, который делает эту сборку дешевой для бесстрашного производителя. Плюшевые игрушки доступны от различных продавцов онлайн приблизительно за 20 $.

Звук воспроизводится с помощью пьезо-зуммера, а остальные компоненты являются дешевыми общими деталями, которые обычно можно найти в любом стартовом наборе Arduino.

, Основы этой сборки можно использовать для создания множества разных вещей — всего, что связывает движение со звуком. Этот проект является отличным введением в такие принципы, как использование данных датчиков для запуска различных выходов, и в конце вы получите мягкую мелодичную Звезду Смерти.

Чистый Си? Писать без библиотек?

Очень многие считают, что эффективный код нужно писать без библиотек, чистым полотном. Это полнейшая чушь, потому что:

Современные микроконтроллеры имеют достаточно памяти для того, чтобы разработчик мог позволить себе сэкономить время и использовать готовые инструменты. Более того, серьёзные разработки делаются с использованием операционных систем реального времени, которые сами по себе являются огромной тяжёлой библиотекой. Никто не пишет на ассемблере, за окном не 1980 год.
Компилятор “вырежет” неиспользуемый код из библиотеки.
Если писать крупный проект чисто голым кодом – это будет полотно на несколько тысяч строк, в котором невозможно будет разобраться. Программу разбивают на файлы – по сути на те же самые библиотеки! Некоторые алгоритмы и части программы изначально удобно обернуть в независимую библиотеку и использовать в том числе для других проектов, чтобы не писать заново

Так что писать без библиотек невозможно в принципе, неважно скачаете ли вы её с интернета или напишете сами.
Если у вас в проекте одна кнопка – нет большой разницы, описывать её вручную или использовать библиотеку. Но как только появляется ещё одна кнопка – с точки зрения памяти гораздо эффективнее использовать библиотеку, потому что код обработки не будет дублироваться

К этому мы вернёмся в уроке про создание крупных проектов.
Если вы новичок, то в 99% библиотека из интернета будет написана и оптимизирована в разы лучше, чем ваш код.

Сложно ли научиться Arduino?

Программирование, электроника, создание крутых вещей с кодом и компонентами; это в основном то, что вы можете ожидать от использования Arduino.

Как и в случае с изучением всего нового, для использования Arduino требуется момент переориентации. Но в конечном итоге разобраться с этим несложно. Подумайте, сможете ли вы выполнить следующие основные задачи:

Программы для Windows, мобильные приложения, игры — ВСЁ БЕСПЛАТНО, в нашем закрытом телеграмм канале — Подписывайтесь:)

Подключить кабели?
Подключить компоненты?
Использовать клавиатуру?

Если ответ на все три вопроса — «да», значит, вы сможете изучить Arduino. Это все практики, которых может достичь большинство людей — и большинство людей должно уметь изучать Arduino.

Если у вас еще нет Arduino, стоит взять Стартовый комплект Arduino UNO.

Удивительные проекты на Ардуино Уно

Большинство профессионалов в сфере разработки электронных проектов на Аrduino uno любят экспериментировать. Вследствие этого появляются интересные и удивительные устройства, которые рассмотрены ниже:

Добавление ИК-пульта в акустическую систему. В бытовой электронике пульт дистанционного управления является компонентом электронного устройства, такого как телевизор, DVD-плеер или другой бытовой прибор, используемый для беспроводного управления устройством с короткого расстояния. Пульт дистанционного управления, в первую очередь, удобен для человека и позволяет работать с устройствами, которые не подходят для непосредственной работы элементов управления.
Будильник. Часы реального времени используются для получения точного времени. Здесь эта система отображает дату и время на ЖК-дисплее, и мы можем установить будильник с помощью кнопок управления. Как только время сигнала тревоги наступит, система подает звуковой сигнал.
Шаговый двигатель. Шаговый двигатель означает точный двигатель, который можно поворачивать на один шаг за раз. Такое устройство делают с помощью робототехники, 3D-принтеров и станков с ЧПУ.- Для этого проекта возьмите самый дешевый шаговый двигатель, который вы можете найти. Двигатели доступны в режиме онлайн. В этом проекте используется шагомер 28byj-48, который подходит для большинства других подобных проектов. Его легко подключить к плате Arduino.
— Вам понадобятся 6 кабелей с разъемами типа «женщина-мужчина». Вам просто нужно подключить двигатель к плате, и все! Вы также можете добавить небольшую часть ленты на вращающуюся головку, чтобы увидеть, что она производит вращательные движения.
Ультразвуковой датчик расстояния. В этом проекте используется популярный ультразвуковой датчик HC-SR04, чтобы устройство могло избежать препятствий и двигаться в разных направлениях.

Когда вы закончите работу, на экране появится результат ваших действий. Чтобы все было просто и понятно, рекомендуется использовать ЖК-дисплей с конвертером I2C, поэтому вам нужно всего лишь 4 кабеля для подключения к плате Arduino.

8 Внедрение проекта

под внедрением проекта понимаем

создание образца для продакшана.
обеспечение надежности соединений.
размышление над заменяемостью компонент приветствуется.
так же приветсвуется красота исполнения, если провода и микросхемы могут быть красивыми.

8.1 Пайка

сперва я этого боялся и всячески пытался избежать. во-первых потому, что у меня не было паяльника, а во-вторых, когда он появился, не было умения. потом стал сталкиваться с типичными проблемами начинающего паяльщика, как то: неправильный паяльник, неправильный флюс, испорченные платы и тд. потом, когда появился хороший паяльник процесс паяния превратился в удовольствие, как и любая работа, которая за конечное время при правильном ответственном подходе дает быстрый результат.

с чего начать? как я уже говорил нужен хороший паяльник. самым важным для меня оказалось следующее утверждение: паяние, это не склеивание припоем металла, это процесс проникновение жидкого припоя во все щели в металле по средствам капиллярного эффекта и под силой поверхностного натяжения. подумайте над этим и проследите за поведением припоя на холодных деталях и на горячих.

8.2 Надежные соединения

кроме неправильности схемы, неправильности программы есть только одна проблема — это ненадежные соединения, которые не гарантируют длительный стабильный контакт. все контакты должны быть надежны. подумайте над тем как вы будуте их организовывать. это будет пайка, это будут винтовые соединения, это будут клемники или это будут джамперы? «так сойдет» это не о вашем проекте, ваш проект должен работать даже тогда, когда компьютеры покроются пылью и их вентиляторы начнут издавать скрежет

8.3 Нумерация кабелей

мотив прост как божий день. через месяц два и при необходимо просто и быстро пояснить как работает схема и какие проводки с какими соединяются вам нужно быстро ответить на эти вопросы. если же что-то перестало работать, нужно понимать как заменить тот или иной блок. желательно, что бы и без схемы можно было просто заменить, например, контроллер. или реле. или датчик. да что угодно. и что бы процесс замены одного элемента не был по сложности равносилен новому проекту. я настоятельно рекомендую маркировать все кабели.

8.4 Тестирование рабочей схемы максимально приближенной к продуктивному образцу

Тестирование рабочей схемы — это та же схема, что вы ее поставите в продуктив, но еще не расположенная там где она планируется быть. то есть она запянная, уже в корпусе, уже должна быть рабочая. вот и проверьте ее, что все работает прежде чем закладывать ее в стену. просто сделай это. проверь как работает схема, как она реагирует на скручивание конструкции, на рывки, где могут отойти контакты, если кто-то что-то дернет? все замеченное потребует дополнительных усилий в момент внедрения.

на что необходимо обратить особое внимание?

неправильное соединение: хотели зеленый соединить с синим, а соединили с коричневым — лечится именованием проводов. Именуй все провода. что бы они не просто отличались понятные для тебя цвета, а были подписаны. наклей на них изоленту, на изоленте напиши что это за провод: ex. vcc «питание», D2 MIC — от D2 к микрофону. то же постарайся сделать у себя на функциональной схеме. не скажу что первично, просто это должно быть. потому как через месяц ты не вспомнишь что есть что, а документация и нумерация позволит разобраться в лохмотьях проводов.
не работает, а должно. Электроника, да ты это сто раз слышал, но услышь еще и 101, это наука о контактах — все контакты должны быть меганадежными — в итоге время может поставить точки над і — не ленись, пропаивай все что видишь. если не паяешь, то ты скручиваешь контакты винтовыми соединениями. при этом проводочки которые ты скручиваешь винтовыми соединениями залужены. никаких скруток провод с проводом по возможности. поясню. любой металл подвержен коррозии (или окислению) оксид метала обычно меньшей токопроводности, чем сам метал. при скручивании проводов в месте соединения в итоге у тебя будет соединение не между металлом и металлом, а между оксидом и оксидом.

8.5 Тестирование после внедрения

смотри предыдущий пункт. только теперь ничего поменять ты не можешь. хахаха. то есть желательно, что бы 8.5 был уже просто для галочки проверить, что все работает! желаю вам этого искренне.

Как устроен металлодетектор

Металлоискатель использует в своей работе метод индуктивного зондирования. Основная рабочая часть прибора – катушка индуктивности. Наличие металла под зондом детектора меняет индуктивность, которая замеряется логикой контроллера и передается пользователю через интерфейсное устройство в виде сигналов (принцип работы будет подробнее рассмотрен ниже). Таким устройством обычно служит динамик или наушники, но могут применяться и другие способы оповещения:

светодиоды;
сообщения на смартфон;
вывод визуальных кодов на встроенный экран, и так далее.

Любой металлоискатель состоит из трех основных блоков:

катушка (или несколько). Они играют роль обнаруживающих металл передающих или принимающих антенн;
блок управления;
устройство вывода сигнала.

Отметим, что речь идет о простом импульсном или индукционном детекторе. Дорогие промышленные и специализированные образцы могут содержать иную аппаратную «начинку».

В блоке управления расположен генератор сигнала и центральная схема — контроллер. Существует множество схем металлоискателей под разные виды плат. Распространена схема устройства «Пират» на базе двух чипов:

операционного двухканального усилителя TL072 и его аналога К157УД2 (приемный модуль);
чипа NE555 (передающий узел системы).

Но в последнее время становятся популярны варианты на Arduino. Причина этого — простота, дешевизна, хорошая изученность семейства Ардуино и мощные программные возможности платформы.

All-Arduino

Программирование микроконтроллеров Arduino осуществляется на языке программирования C++. Этот язык является низкоуровневым, поэтому считается сложным и имеет высокий порог вхождения. Но для программирования Arduino используется упрощенная версия этого языка программирования.

Этот сайт содержит уроки для обучения новичков. Здесь собранны уроки по Arduino для начинающих. Так же будут уроки и по более сложным аспектам программирования ардуино.

Почти все уроки содержат видео для наглядного получения информации, а также текстовую интерпретацию, ссылки на необходимые компоненты и архив с исходниками урока. Так вы сможете не только посмотреть и послушать урок, но и без труда повторить его для приобретения практических навыков.

После прохождения курса вы сможете реализовать проекты любой сложности. Курс по работе с arduino для новичков рассчитан на 8 часов.

Первые шаги

Когда вы впервые задумаетесь о том, какие Ардуино нано проекты для начинающих выбрать на старте, первое, что вы должны сделать, это:

Прикупить все соответствующие расходники. Помимо плат и модулей, это также платформы, канифоль и медные пластины, если вы планируете проектировать материнку самостоятельно.
Найти как можно более подробное пособие по вашему проекту и постараться разобраться в том, что там делают, а не просто скопировать. Больше разных интересных проектов и инструкций вы найдете в нашей рубрике Уроки.
Модифицировать ваш проект. Хорошие системы являются масштабируемыми, то есть вы можете добавить к ним какой-то функционал, и они продолжат быть комфортными в работе и управлении кодом.

Корпус прибора

Автор также разработал корпус ИК-термометра для печати на 3D принтере (Рисунок 4). 3D модель разрабатывалась в САПР Solidworks. Для укладки проводов внутри корпуса, надежного крепления аккумулятора типоразмера 18650 и печатной платы, был выбран квадратный профиль. Для максимальной точности лазерный светодиод расположен непосредственно рядом с ИК-датчиком. При таком расположении лазерный диод не заметен. В корпусе предусмотрены два отверстия для светодиодов состояния зарядки. Корпус спроектирован со сдвижной нижней крышкой с пластиковой защелкой. Пластиковые защелки надежно удерживают печатную плату в корпусе.



Рисунок 4.	Проект корпуса ИК-термометра и 3D вид.

Проектные файлы окончательного варианта корпуса (не прототипа) также доступны для скачивания. Расположение компонентов в корпусе показано на Рисунке 5.



Рисунок 5.	Компоновка компонентов ИК-термометра в корпусе.

Начало работы

Как только необходимое оборудование подготовлено, а проект разработан, можно приступать к выполнению поставленной задачи.

Этапы

При организации системы «Умный дом» на базе Ардуино, стоит действовать по следующему алгоритму:

Инсталляция программного кода;
Конфигурация приложения под применяемое устройство;
Переадресация портов (для роутера);
Проведение тестов;
Внесение правок и так далее.

В Сети имеется весь необходимый софт на применяемое оборудование — его достаточно скачать с официального сайта и установить (ссылку смотрите выше).

Приложение позволяет увидеть информацию о датчиках. Если это требуется, настройки IP-адрес могут быть изменены.

Последовательность действий при подключении к компьютеру

Чтобы начать работать с Ардуино в Windows, сделайте следующие шаги:

Подготовьте необходимое оборудование — USB-кабель и Arduino.
Скачайте программу на странице arduino.cc/en/Main/Software.
Подсоедините плату с помощью USB-кабеля. Проследите, чтобы загорелся светодиод PWR.
Поставьте необходимый набор драйверов для работы с Ардуино. На этом этапе стоит запустить установку драйвера и дождаться завершения процесса. После жмите на кнопку «Пуск» и перейдите в панель управления. Там откройте вкладку «Система и безопасность» и выберите раздел «Система». После открытия окна выберите «Диспетчер устройств», жмите на название Ардуино и с помощью правой кнопки мышки задайте команду обновления драйвера. Найдите строчку «Browse my computer for Driver software!», кликните по ней и выберите соответствующий драйвер для вашего типа платы — ArduinoUNO.inf (находится в папке с драйверами). Это может быть UNO, Mega 2560 или другая.
Запустите среду разработки Ардуино, для чего дважды кликните на значок с приложением.
Откройте готовый пример (File — Examples — 1.Basics — Blink).
Выберите плату. Для этого перейдите в секцию Tools, а дальше в Board Menu.
Установите последовательный порт (его можно найти путем отключения и подключения кабеля).
Скачайте скетч в Ардуино. Кликните на «Upload» и дождитесь мигания светодиодов TX и RX на плате. В завершение система показывает, что загрузка прошла успешно. Через несколько секунд после завершения работы должен загореться светодиод 13 L (он будет мигать оранжевым). Если это так, система готова к выполнению задач.

Работа с роутером

Для полноценной работы «Умного дома» важно правильно обращаться с роутером. Здесь требуется выполнить следующие действия — открыть конфигурацию, указать адрес Arduino IP, к примеру, 192.168.10.101 и открыть 80-й порт. После требуется присвоить адресу доменное имя и перейти к процессу тестирования проекта

Учтите, что для такой системы запрещено применение открытого IP-адреса, ведь в этом случае высок риск взлома через Сеть

После требуется присвоить адресу доменное имя и перейти к процессу тестирования проекта. Учтите, что для такой системы запрещено применение открытого IP-адреса, ведь в этом случае высок риск взлома через Сеть.

Умный дом на базе Raspberry Pi 3 своими руками, пошаговая инструкция

Разработка проекта

На современном рынке представлено множество устройств Arduino, имеющих различную комплектацию. Но универсального решения «на все случаи жизни» не существует. В зависимости от поставленной задачи каждый комплект подбирается в индивидуальном порядке. Чтобы избежать ошибок, требуется разработка проекта.

Какие проекты можно создавать на Arduino?

Ардуино позволяет создавать множество уникальных проектов. Вот лишь некоторые из них:

Сборка кубика Рубика (система справляется за 0,887 с);
Контроль влажности в подвальном помещении;
Создание уникальных картин;
Отправка сообщений;
Балансирующий робот на двух колесах;
Анализатор спектра звука;
Лампа оригами с емкостным сенсором;
Рука-робот, управляемая с помощью Ардуино;
Написание букв в воздухе;
Управление фотовспышкой и многое другое.

Составление проекта для умного дома

Рассмотрим ситуацию, когда необходимо сделать автоматику для дома с одной комнатой.

Такое здание состоит из пяти основных зон — прихожей, крыльца, кухни, санузла, а также комнаты для проживания.

При составлении проекта стоит учесть следующее:

КРЫЛЬЦО . Включение света производится в двух случая — приближение хозяина к дому в темное время суток и открытие дверей (когда человек выходит из здания).
САНУЗЕЛ . В бойлере предусмотрен выключатель питания, который при достижении определенной температуры выключается. Управление бойлером производится в зависимости от наличия соответствующей автоматики. При входе в помещение должна срабатывать вытяжка, и загорается свет.
ПРИХОЖАЯ . Здесь требуется включение света при наступлении темноты (автоматическое), а также система обнаружения движения. Ночью включается лампочка небольшой мощности, что исключает дискомфорт для других жильцов дома.
КОМНАТА . Включение света производится вручную, но при необходимости и наличии датчика движения эта манипуляция может происходить автоматически.
КУХНЯ . Включение и отключение света на кухне осуществляется в ручном режиме. Допускается автоматическое отключение в случае продолжительного отсутствия перемещений по комнате. Если человек начинает готовить пищу, активируется вытяжка.

Отопительные устройства выполняют задачу поддержания необходимой температуры в помещении. Если в доме отсутствуют люди, нижний предел температуры падает до определенного уровня.

После появления людей в здании этот параметр поднимается до прежнего значения. Рекуперация воздуха осуществляется в случае, когда система обнаружила присутствие владельца. Продолжительность процесса — не более 10 минут в час.

Стоит обратить внимание, что если в доме планируется установка умных розеток, то для управления ими лучше использовать приложения на мобильных устройствах, WIFI или через SMS сообщения. Визуальное программирование для Arduino можно осуществлять с помощью специального приложения FLProg, которое можно скачать с официального сайта https://flprog.ru/. Визуальное программирование для Arduino можно осуществлять с помощью специального приложения FLProg, которое можно скачать с официального сайта https://flprog.ru/

Визуальное программирование для Arduino можно осуществлять с помощью специального приложения FLProg, которое можно скачать с официального сайта https://flprog.ru/.

Первое знакомство. Настраиваем компьютер

Перед тем как озаботиться вопросом подключения устройства к ПК, стоит изучить вопрос о том, какой лучше купить Ардуино, ведь версий этого конструктора для гиков существует много. Самая популярная и при этом , которая стоит порядка 25-30$. Впрочем, есть и более дорогие, продвинутые версии, способные взаимодействовать со смартфонами на базе Android, устройствами на Linux, с увеличенным числом портов, более мощным “железом”, которые больше подойдут для уже искушенных в этом вопросе пользователей. Нам же с вами больше подойдет вариант Uno или схожий с ним (например, Leonardo). Пусть вас не пугают 32 килобайта памяти и процессор с частотой всего 16 мегагерц – этого с лихвой хватит для первых изысканий!

Чтобы запрограммировать платформу и видеть на дисплее все заданные действия, используется один из самых распространенных языков программирования – C++. Работа с ним осуществляется с помощью официальной оболочки Arduino IDE, она абсолютно бесплатна для использования в некоммерческих целях. Имеются и другие варианты, более сложные и изощренные, но начать лучше с рекомендованного разработчиком варианта.

Подключение и загрузка в память программ выполняется через USB-порт. Подсоединение же модулей может выполняться множеством способов – в их числе применение особой макетной доски, перемычек, проводов… Паяльник при этом использовать совсем не обязательно. Подсоединять можно почти что угодно – любой гаджет может стать полноценной частью вашей конструкции! При этом вы также можете создавать многослойные “бутерброды” из так называемых – дополнительных плат, расширяющих возможности основной микросхемы. Главное – это базовый процесс в сердце самого Uno, остальное же лишь служит для получения дополнительных возможностей. Например, это может быть подключение к Интернету или управление мощным мотором.