ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 31
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Анализ платформы Arduino. Проведение измерения светодиодного куба 3x3 на платформе Arduino.
Бабина Владилена
ПМД-1-20
Основные задачи
Основной задачей данного проекта является ознакомление и самообучение в сфере Ардуино. А также анализ языков программирования, применение полученных навыков на практике и создание устройства, на примере которого можно провести исследование нескольких языков. Для этого ознакомимся с теоретическими сведениями, проведем сравнительную характеристику функционала языков и различных плат. Подберем необходимую плату для реализации проекта, соберем устройство, напишем программу на удобном для нас языке, а затем переформируем ее на другой язык. Таким образом, после всех выполненных этапов работы, мы должны получить готовое устройство, по возможности работающее на различных языках программирования.
В данной работе наглядно представляется создание светодиодного куба 3x3x3 с возможностью последующего его усовершенствования.
Язык программирования, которые используются на Arduino.
Синтаксис для Ардуино берется из языка программирования C++, который на данный момент является одним из самых мощных языков программирования. Язык, используемый для Ардуино получил название Arduino Wiring , так как помимо стандартной библиотеки Arduino.h включаются инструменты из библиотеки Wiring. Для начинающих в Ардуино рекомендуется вначале изучить базовый язык C++. Официальная среда разработки – Arduimo IDE
Какие языки программирования также можно использовать для Ардуино?
1. JavaScript; среда – Espruino WEB IDE
2. Basic; среда – B4R
3. XOD – программы пишутся с помощью специальных блоков
4. Ardublock – детский язык, подстроенный по платформу.
5. Snap! - тут уже есть возможности использования функций, списков, имеются дополнительные блоки, которые отсутствуют в Ardublock..
6. Python - Ардуино работает на любом языке программирования
Скетч - это программа, написанная для управления платой Ардуино и устройствами на ее основе, которая загружается в микроконтроллер. Имеет также другое название - эскиз.
Что умеет Ардуино?
С технической точки зрения, Ардуино умеет принимать и отправлять сигналы в соответствии с инструкциями в прошивке. Звучит весьма скромно, но на практике это позволяет получать и обрабатывать информацию с сенсоров и передавать команды исполнительным механизмам или другим устройствам. Например: микроконтроллер может получать данные с датчиков температуры, давления, влажности и выводить сводную информацию на дисплей. Структура Ардуино
Void setup()
{
Statements;
}
Void loop()
{
Statements;
}
Где setup() — это подготовка, а loop() — выполнение. Обе функции требуются для работы программы.
setup()
Функция setup() вызывается один раз, когда программа стартует. Используйте её для установки режима выводов или инициализации последовательного соединения. Она должна быть включена в программу, даже если в ней нет никакого содержания.
После вызова функции setup() – управление переходит к функции loop() , которая делает в точности то, что означает её имя — непрерывно выполняется, позволяя программе что-то изменять, отвечать и управлять платой Arduino.
ВИДЫ АРДУИНО
Функционал и виды платформ
Arduino Uno контроллер построен на ATmega328. Платформа имеет 14 цифровых вход/выходов, 6 аналоговых входов, кварцевый генератор 16 МГц, разъем USB, силовой разъем, разъем ICSP и кнопку перезагрузки. Для работы необходимо подключить платформу к компьютеру посредством кабеля USB, либо подать питание при помощи адаптера AC/DC или батареи Arduino nano - компактная платформа для создания прототипов микроэлектронных устройств, предназначенная для использования с макетной платой. Функционал устройства во многом схож с Arduino UNO и отличается от нее лишь размерами платы и отсутствием отдельного разъема для питания Arduino Mega построена на микроконтроллере ATmega2560. Плата имеет 54 цифровых входа/выходов, 16 аналоговых входов,4 последовательных порта UART, кварцевый генератор 16 МГц, USB коннектор, разъем питания, разъем ICSP и кнопка перезагрузки.
Также, модели ардуино можно разделить на более продвинутые, те которые имеют улучшенные возможности в отличии от их собратьев. К таким относят:
1. Arduino MKR Zero
2. Arduino Nano 33 BLE
3. Arduino UNO WIFI Rev2 и т.д
Сравнение плат Ардуино
Arduino Uno – является лучшей платой из серии плат для начинающих, она имеет разумные размеры. Кроме этого данная плата является самой надежной и более документированной платой.
Arduino Nano Every – весомый плюс это дешевизна и маленький размер.
Arduino Pro Mini - По сути, это урезанная версия платы Arduino Nano. По большому счету она обладает практически тем же самым функционалом что и Arduino Nano, но одним из ее самых существенных недостатков является отсутствие USB порта и собственного преобразователя USB – TTL ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Основные компоненты
Название устройства: Светодиодный куб 3x3x3
Необходимые компоненты:
1) Arduino UNO – прекрасно подходит, так как обычно светодиоды потребляют ток от 2 до 5 мА. Сам Ардуино справляется с током 20-30 мА.
2) Светодиоды – 27 штук, если же куб больше, значит светодиодов больше
3) Соединительные провода
4) Источник питания
5) Резисторы – 3 штуки
6) Макетная плата
7) Дополнительные инструменты: линейка, карандаш, паяльник, батарейка
Этапы конструирования:
1) Проверяем светодиоды на исправность с помощью батарейки или мультиметра. Лучше выявить неисправность светодиодов в самом начале, иначе позже заменить его будет очень сложно.
2) Подготавливаем соединительные провода, они будут использоваться для скрепления слоев светодиодов между собой.
Готовый проект
XOD
Рассмотрим интерфейс некоторых других программ, в которых можно реализовать данный проект
Например XOD, даже в его браузер версии можно реализовать проект. Правда сложность заключается в том, что загрузить в плату через данную версию невозможно. А также функционал десктоп версии невелик.
Но вот организация самой программы XOD очень интересная. По факту каждая мини программка или функция, которая в данном случае называется Node включает в себя уже написанную людьми программу, которая очень сильно упрощает работу с Ардуино ArduinoBlock
Следующая программ или даже приложение к самой ArduinoIDE – это ArduinoBlock. По факту это упрощенный детский язык, но для реализации простых проектов очень подходит. Работает вместе со средой разработки и подразумевает под собой систему блоков, которые при соединении выдают рабочую программу. Заключение
Проведя данное исследование, я выявила множество вариантов работы с Arduino. Хоть и очень поверхностно я затронула многие важные моменты для начала и продолжения программирования.
Также, приобрела навыки пайки и разработки простых устройств и программ, пришлось ознакомиться с ранее неизвестными программами и разузнать про их функционал. Я думаю в дальнейшем я не прекращу развивать свои навыки в работе с Ардуино. А возможно и погружусь в более углубленное изучение. Разработка с Ардуино развивает логику и ум; новые интересные задачи заставляют думать. Поэтому это как минимум интересное увлечение, которое помогает развиваться.
Спасибо за внимание!
Бабина Владилена
ПМД-1-20
Основные задачи
Основной задачей данного проекта является ознакомление и самообучение в сфере Ардуино. А также анализ языков программирования, применение полученных навыков на практике и создание устройства, на примере которого можно провести исследование нескольких языков. Для этого ознакомимся с теоретическими сведениями, проведем сравнительную характеристику функционала языков и различных плат. Подберем необходимую плату для реализации проекта, соберем устройство, напишем программу на удобном для нас языке, а затем переформируем ее на другой язык. Таким образом, после всех выполненных этапов работы, мы должны получить готовое устройство, по возможности работающее на различных языках программирования.
В данной работе наглядно представляется создание светодиодного куба 3x3x3 с возможностью последующего его усовершенствования.
Язык программирования, которые используются на Arduino.
Синтаксис для Ардуино берется из языка программирования C++, который на данный момент является одним из самых мощных языков программирования. Язык, используемый для Ардуино получил название Arduino Wiring , так как помимо стандартной библиотеки Arduino.h включаются инструменты из библиотеки Wiring. Для начинающих в Ардуино рекомендуется вначале изучить базовый язык C++. Официальная среда разработки – Arduimo IDE
Какие языки программирования также можно использовать для Ардуино?
1. JavaScript; среда – Espruino WEB IDE
2. Basic; среда – B4R
3. XOD – программы пишутся с помощью специальных блоков
4. Ardublock – детский язык, подстроенный по платформу.
5. Snap! - тут уже есть возможности использования функций, списков, имеются дополнительные блоки, которые отсутствуют в Ardublock..
6. Python - Ардуино работает на любом языке программирования
Скетч - это программа, написанная для управления платой Ардуино и устройствами на ее основе, которая загружается в микроконтроллер. Имеет также другое название - эскиз.
Что умеет Ардуино?
С технической точки зрения, Ардуино умеет принимать и отправлять сигналы в соответствии с инструкциями в прошивке. Звучит весьма скромно, но на практике это позволяет получать и обрабатывать информацию с сенсоров и передавать команды исполнительным механизмам или другим устройствам. Например: микроконтроллер может получать данные с датчиков температуры, давления, влажности и выводить сводную информацию на дисплей. Структура Ардуино
Void setup()
{
Statements;
}
Void loop()
{
Statements;
}
Где setup() — это подготовка, а loop() — выполнение. Обе функции требуются для работы программы.
setup()
Функция setup() вызывается один раз, когда программа стартует. Используйте её для установки режима выводов или инициализации последовательного соединения. Она должна быть включена в программу, даже если в ней нет никакого содержания.
После вызова функции setup() – управление переходит к функции loop() , которая делает в точности то, что означает её имя — непрерывно выполняется, позволяя программе что-то изменять, отвечать и управлять платой Arduino.
ВИДЫ АРДУИНО
Функционал и виды платформ
Arduino Uno контроллер построен на ATmega328. Платформа имеет 14 цифровых вход/выходов, 6 аналоговых входов, кварцевый генератор 16 МГц, разъем USB, силовой разъем, разъем ICSP и кнопку перезагрузки. Для работы необходимо подключить платформу к компьютеру посредством кабеля USB, либо подать питание при помощи адаптера AC/DC или батареи Arduino nano - компактная платформа для создания прототипов микроэлектронных устройств, предназначенная для использования с макетной платой. Функционал устройства во многом схож с Arduino UNO и отличается от нее лишь размерами платы и отсутствием отдельного разъема для питания Arduino Mega построена на микроконтроллере ATmega2560. Плата имеет 54 цифровых входа/выходов, 16 аналоговых входов,4 последовательных порта UART, кварцевый генератор 16 МГц, USB коннектор, разъем питания, разъем ICSP и кнопка перезагрузки.
Также, модели ардуино можно разделить на более продвинутые, те которые имеют улучшенные возможности в отличии от их собратьев. К таким относят:
1. Arduino MKR Zero
2. Arduino Nano 33 BLE
3. Arduino UNO WIFI Rev2 и т.д
Сравнение плат Ардуино
Arduino Uno – является лучшей платой из серии плат для начинающих, она имеет разумные размеры. Кроме этого данная плата является самой надежной и более документированной платой.
Arduino Nano Every – весомый плюс это дешевизна и маленький размер.
Arduino Pro Mini - По сути, это урезанная версия платы Arduino Nano. По большому счету она обладает практически тем же самым функционалом что и Arduino Nano, но одним из ее самых существенных недостатков является отсутствие USB порта и собственного преобразователя USB – TTL ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Основные компоненты
Название устройства: Светодиодный куб 3x3x3
Необходимые компоненты:
1) Arduino UNO – прекрасно подходит, так как обычно светодиоды потребляют ток от 2 до 5 мА. Сам Ардуино справляется с током 20-30 мА.
2) Светодиоды – 27 штук, если же куб больше, значит светодиодов больше
3) Соединительные провода
4) Источник питания
5) Резисторы – 3 штуки
6) Макетная плата
7) Дополнительные инструменты: линейка, карандаш, паяльник, батарейка
Этапы конструирования:
1) Проверяем светодиоды на исправность с помощью батарейки или мультиметра. Лучше выявить неисправность светодиодов в самом начале, иначе позже заменить его будет очень сложно.
2) Подготавливаем соединительные провода, они будут использоваться для скрепления слоев светодиодов между собой.
Готовый проект
- Соединяем светодиоды между собой при помощи паяльника, припоя и соединительных проводов.
- Организуем светодиоды на макетной плате, подключаем резисторы к Arduino UNO
- Пишем программу и проверяем ее работоспособность на базе ArduinoIDE
XOD
Рассмотрим интерфейс некоторых других программ, в которых можно реализовать данный проект
Например XOD, даже в его браузер версии можно реализовать проект. Правда сложность заключается в том, что загрузить в плату через данную версию невозможно. А также функционал десктоп версии невелик.
Но вот организация самой программы XOD очень интересная. По факту каждая мини программка или функция, которая в данном случае называется Node включает в себя уже написанную людьми программу, которая очень сильно упрощает работу с Ардуино ArduinoBlock
Следующая программ или даже приложение к самой ArduinoIDE – это ArduinoBlock. По факту это упрощенный детский язык, но для реализации простых проектов очень подходит. Работает вместе со средой разработки и подразумевает под собой систему блоков, которые при соединении выдают рабочую программу. Заключение
Проведя данное исследование, я выявила множество вариантов работы с Arduino. Хоть и очень поверхностно я затронула многие важные моменты для начала и продолжения программирования.
Также, приобрела навыки пайки и разработки простых устройств и программ, пришлось ознакомиться с ранее неизвестными программами и разузнать про их функционал. Я думаю в дальнейшем я не прекращу развивать свои навыки в работе с Ардуино. А возможно и погружусь в более углубленное изучение. Разработка с Ардуино развивает логику и ум; новые интересные задачи заставляют думать. Поэтому это как минимум интересное увлечение, которое помогает развиваться.
Спасибо за внимание!