- Arduino คืออะไร?
- การตั้งค่า Arduino IDE
- การเชื่อมต่อบอร์ด Arduino กับคอมพิวเตอร์:
- กำลังอัปโหลดโปรแกรมกะพริบ
- วัสดุที่ต้องการ:
- การเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์:
- การเขียนโปรแกรม Arduino ของคุณ:
- ตรวจสอบผลลัพธ์ของเรา:
ชื่อ Arduino มักเป็นคำที่ติดหูในหมู่นักเรียนอิเล็กทรอนิกส์หรือมือสมัครเล่นส่วนใหญ่ ความสามารถในการสร้างสิ่งต่างๆได้เร็วขึ้นและถูกลงด้วยการสนับสนุนจากชุมชนออนไลน์จำนวนมากทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับผู้ที่เพิ่งเริ่มต้นใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือการเขียนโปรแกรม เนื่องจากการออกแบบฮาร์ดแวร์และสภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมที่เรียบง่ายจึงเป็นไปได้แม้กระทั่งสำหรับผู้ที่ไม่มีพื้นฐานด้านอิเล็กทรอนิกส์หรือวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ก็สามารถเรียนรู้ได้อย่างง่ายดาย แล้ว Arduino นี้คืออะไร? คุณจะเริ่มต้นได้อย่างไร? คุณสามารถทำอะไรได้บ้างเพื่อปรับปรุงวิถีชีวิตของคุณ?
คำถามเหล่านี้ทั้งหมดจะถูกพยายามหาคำตอบในบทช่วยสอนนี้เมื่อเราผ่านขั้นตอน เราจะตั้งค่า Arduino IDE บนพีซี / แล็ปท็อปของคุณและอัปโหลดโปรแกรมกะพริบตัวอย่างไปยัง Arduino จากนั้นเราจะสร้างฮาร์ดแวร์ขนาดเล็กโดยใช้บอร์ดขนมปังที่มีวงจรง่ายๆซึ่งประกอบด้วยสวิตช์และ LED และตั้งโปรแกรม Arduino ของเราตามนั้น ฟังดูน่าสนใจพอมั้ย !!
Arduino คืออะไร?
ก่อนที่เราจะเริ่มเรียนรู้ Arduino เราควรรู้ก่อนว่ามันคืออะไร นี่เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากมีความเข้าใจผิดกันในหมู่คนทั่วไปว่า Arduino เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ นี้ไม่เป็นความจริงขอให้มันชัดเจนว่านี่Arduino ไม่ได้เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ แล้วมันคืออะไร?
Arduino เป็นแพลตฟอร์มการพัฒนาแบบโอเพ่นซอร์สซึ่งประกอบด้วยฮาร์ดแวร์ที่ใช้งานง่ายและสภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรม นี่คือง่ายต่อการใช้ฮาร์ดแวร์หมายถึง Arduino UNO และสภาพแวดล้อมในการเขียนโปรแกรมหมายถึงArduino IDE มีบอร์ดฮาร์ดแวร์มากมายนอกเหนือจาก Arduino UNO เช่น Arduino Mega, nano, mini และอื่น ๆ แต่สำหรับจุดประสงค์ของบทช่วยสอนนี้เราจะยึดติดกับ Arduino UNO เท่านั้น Arduino IDE เป็นซอฟต์แวร์ที่เราจะเขียนโปรแกรมบอร์ด Arduino UNO
การตั้งค่า Arduino IDE
ขั้นตอนแรกในกระบวนการของเราคือการตั้งค่า Arduino IDE บนแล็ปท็อป / พีซีของคุณ คำแนะนำด้านล่างนี้โดยตรงสำหรับผู้ใช้ windows เท่านั้นสำหรับแพลตฟอร์มอื่น ๆ ขั้นตอนเกือบจะเหมือนกัน หากคุณประสบปัญหาผู้ใช้ Mac และผู้ใช้ Linux สามารถใช้ลิงก์ที่เกี่ยวข้องได้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณมีสิทธิ์ผู้ดูแลระบบของคอมพิวเตอร์เพื่อให้ติดตั้งได้ง่าย
ขั้นตอนที่ 1:ดาวน์โหลด Arduino IDE จากเว็บไซต์ Arduino อย่างเป็นทางการโดยคลิกที่ลิงค์ด้านล่าง
ขั้นตอนที่ 2:สิ่งนี้จะดาวน์โหลดไฟล์ exe ซึ่งจะเป็น Arduino IDE ล่าสุดของคุณ ในขณะที่ฉันกำลังบันทึกสิ่งนี้เวอร์ชันล่าสุดคือ Arduino-1.8.5 และขนาดของไฟล์คือ 90.4MB มีโอกาสที่ดีมากที่จะได้รับการอัปเดตเมื่อคุณกำลังทดลองใช้
เมื่อดาวน์โหลดเสร็จแล้วให้เปิดไฟล์ exe คุณอาจถูกขอสิทธิ์ผู้ดูแลระบบหากได้รับแจ้งให้คลิกใช่
ขั้นตอนที่ 3:คลิกที่“ ฉันยอมรับ” เพื่อยอมรับข้อตกลงใบอนุญาตของ Arduino
ขั้นตอนที่ 4:ถัดไปภายใต้ตัวเลือกการติดตั้งตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ทำเครื่องหมายในช่องทั้งหมดแล้วดังที่แสดงด้านล่างจากนั้นคลิกที่ถัดไป
ขั้นตอนที่ 5:ตอนนี้เราต้องเลือกตำแหน่งที่จะต้องติดตั้ง IDE โดยค่าเริ่มต้นจะถูกติดตั้งภายใต้ไดเร็กทอรีไฟล์โปรแกรมของไดรฟ์ C ขอแนะนำให้ปล่อยไว้อย่างนั้นและคลิกที่ติดตั้ง
ขั้นตอนที่ 5:คุณควรเห็น IDE ติดตั้งบนคอมพิวเตอร์ของคุณ รอจนกว่าแถบความคืบหน้าจะเสร็จสมบูรณ์ หน้าจอจะเป็นแบบนี้ด้านล่าง เมื่อเสร็จสิ้นจะแสดงคำว่า "เสร็จสมบูรณ์" จากนั้นคลิกที่ปุ่มปิด
ขั้นตอนที่ 6:หลังจากปิดโปรแกรมติดตั้ง ไปที่เดสก์ท็อปของคุณและค้นหาไฟล์ Arduino exe และเปิดใช้งาน มันจะแสดงป้ายกำกับการบูตจากนั้นเปิด IDE ด้วยรหัสขั้นต่ำที่เปลือยเปล่าดังที่แสดงด้านล่าง
การเชื่อมต่อบอร์ด Arduino กับคอมพิวเตอร์:
เมื่อติดตั้ง Arduino IDE ในคอมพิวเตอร์แล้วขั้นตอนต่อไปคือการเชื่อมต่อบอร์ด Arduino UNO กับคอมพิวเตอร์ของเรา ในการทำสิ่งเหล่านี้ให้ใช้สายเคเบิลการเขียนโปรแกรม (สีฟ้า) เพื่อเชื่อมต่อบอร์ด Arduino ของคุณกับพอร์ต USB ของคอมพิวเตอร์ของคุณ
สายเคเบิลโปรแกรมสีฟ้านี้มีฟังก์ชั่นทั้งหมดสามฟังก์ชันตามรายการด้านล่าง
1. ให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับ Arduino UNO ในการทำงานดังนั้นคุณสามารถเรียกใช้โครงการของคุณได้เพียงแค่เปิดเครื่องโดยตรงผ่านสาย USB
2. โปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ ATmega328 บนบอร์ด Arduino UNO โปรแกรมที่คุณเขียนบน IDE จะถูกส่งไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ผ่านสายเคเบิลนี้
3. ทำหน้าที่เป็นสายสื่อสารแบบอนุกรม สามารถพูดคุยกับคอมพิวเตอร์ผ่านการสื่อสารแบบอนุกรมซึ่งทำหน้าที่เป็นเครื่องมือดีบั๊ก คุณจะเข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับเรื่องนี้เมื่อเราเจาะลึก
เมื่อบอร์ดเปิดใช้งานคุณจะสังเกตเห็นไฟ LED ขนาดเล็กอยู่สูง นี่คือการระบุว่าบอร์ดมีการจ่ายไฟ นอกจากนี้คุณควรสังเกตเห็น LED อีกดวงหนึ่งกะพริบเนื่องจากโปรแกรมกะพริบเริ่มต้นซึ่งผู้ขายอัปโหลดไว้แล้วใน Arduino UNO ของคุณ
เนื่องจากนี่เป็นครั้งแรกที่คุณเชื่อมต่อบอร์ดกับคอมพิวเตอร์อาจต้องใช้เวลาสักครู่เพื่อให้ไดรเวอร์เริ่มการติดตั้งโดยอัตโนมัติ ตรวจสอบว่าคอมพิวเตอร์ของเราค้นพบบอร์ดสำเร็จหรือไม่ ในการค้นหาคำว่า " Device manager " ในคอมพิวเตอร์ของคุณ
หลังจากเปิดตัวจัดการอุปกรณ์จะมีตัวเลือกที่เรียกว่า " Ports (COM & LPT)" คลิกที่มันและตรวจสอบว่าบอร์ดอยู่ในรายการภายใต้ตัวเลือกนั้นหรือไม่ตามที่แสดงด้านล่าง
หมายเหตุ:ชื่อพอร์ตสำหรับบอร์ด Arduino ของฉันปรากฏเป็น Arduino Uno ชื่อ Arduino ของคุณอาจแตกต่างกันไปตามผู้จำหน่ายบอร์ด อาจเป็น CCH450 หรืออะไรทำนองนั้นจึงไม่ต้องกังวลกับชื่อของพอร์ต
หากคุณไม่พบตัวเลือกที่เรียกว่า“ Ports (COM & LPT)” แสดง ว่าไม่พบบอร์ดของคุณ ในกรณีนี้เป็นปัญหาเกี่ยวกับไดรเวอร์ดังนั้นคุณต้องติดตั้งไดรเวอร์ที่ถูกต้องสำหรับบอร์ดของคุณด้วยตนเอง
ในบางกรณีคุณจะพบพอร์ต COM มากกว่าหนึ่งพอร์ตที่แสดงอยู่ในส่วนพอร์ตและคุณจะไม่ทราบว่าอันไหนสำหรับบอร์ด Arduino เนื่องจากการตั้งชื่อจะแตกต่างกันด้วย ในกรณีนั้นให้ถอดบอร์ดและเชื่อมต่ออีกครั้ง ตรวจสอบว่าพอร์ต COM ใดหายไปและปรากฏขึ้นอีกครั้งพอร์ต COM นี้คือ Arduino UNO ของคุณ
เมื่อคุณพบพอร์ต COM ที่ถูกต้องแล้วให้จดหมายเลขพอร์ต COM ของบอร์ดของคุณ สำหรับบอร์ดของฉันหมายเลขพอร์ต COM คือ 13 หมายเลขนี้จะเปลี่ยนทุกครั้งที่คุณเปลี่ยนพอร์ต USB ที่เชื่อมต่อกับบอร์ด
กำลังอัปโหลดโปรแกรมกะพริบ
ตอนนี้เรามาอัปโหลดโปรแกรมแรกของเราไปยังบอร์ด Arduino ผ่าน Arduino IDE ที่เราเพิ่งดาวน์โหลด Arduino IDE เมื่อติดตั้งมาพร้อมกับโปรแกรมตัวอย่างซึ่งมีประโยชน์มากสำหรับผู้เริ่มต้น ลองเปิดหนึ่งในโปรแกรมตัวอย่างโดยเลือก ไฟล์ -> ตัวอย่าง -> พื้นฐาน -> กะพริบ ตามที่แสดงด้านล่าง
เพื่อเปิดโปรแกรม Blink วัตถุประสงค์ของโปรแกรมคือการกะพริบ Led บนบอร์ด Arduino เมื่อเปิดโปรแกรมแล้วเราจะต้องเลือกบอร์ดที่ถูกต้อง ในการเลือกบอร์ดที่เราใช้อยู่ให้เลือก Tool -> Boards -> Arduino UNO / Genuino ดังภาพด้านล่าง
ต่อไปเราต้องเลือกพอร์ต COM ที่ถูกต้องสำหรับบอร์ดของเรา เราสังเกตแล้วว่าพอร์ต COM สำหรับ Arduino ของฉันคือ COM13 อาจแตกต่างไปสำหรับคุณ ในการเลือกพอร์ต Com ให้เลือก Tools -> Port -> COM13
หากทุกอย่างถูกต้องคุณควรสังเกต Arduino UNO บน COM 13 ที่ด้านล่างของหน้าจอ หลังจากตรวจสอบแล้วคลิกที่ไอคอนอัปโหลด (ไฮไลต์ด้วยสีน้ำเงิน) เพื่ออัปโหลดรหัสไปยังบอร์ดดังที่แสดงด้านล่าง
เมื่อกดปุ่มคุณจะสังเกตเห็น“ การ รวบรวมร่าง ” จากนั้นหากอัปโหลดโค้ดสำเร็จคุณจะเห็นข้อความว่า“ เสร็จสิ้นการอัปโหลด ” ดังที่แสดงด้านล่าง
นั่นคือเราได้อัปโหลดโปรแกรมแรกไปยังบอร์ด Arduino ด้วยความสำเร็จ แต่มันคืออะไร? เราทำอะไรไปบ้าง? ผลลัพธ์ของโปรแกรมคืออะไร? หากต้องการทราบคำตอบของคำถามเหล่านี้เรามาสร้างฮาร์ดแวร์ขนาดเล็กที่เราสามารถเรืองแสง LED ได้เมื่อกดปุ่มและเขียนโปรแกรมทั้งหมดด้วยตัวเราเองตั้งแต่เริ่มต้น
วัสดุที่ต้องการ:
วัสดุที่จำเป็นสำหรับโครงการนี้คือ
- Arduino UNO
- สายโปรแกรม
- ปุ่มกด
- LED (สีใดก็ได้)
- ตัวต้านทาน 1k
- คณะกรรมการขนมปัง
- การเชื่อมต่อสายไฟ
การเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์:
แผนผังการเชื่อมต่อที่สมบูรณ์ของการตั้งค่าแสดงอยู่ด้านล่าง คุณต้องทำตามรูปเพื่อทำการเชื่อมต่อดังกล่าว
ในฮาร์ดแวร์ของเราปุ่มกดคืออินพุตซึ่งเชื่อมต่อกับพินที่สองของ Arduino หากดูใกล้ ๆ คุณจะสังเกตได้ว่าด้านหนึ่งของปุ่มเชื่อมต่อกับกราวด์และอีกด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับพินหมายเลข 2 ซึ่งหมายความว่าเมื่อใดก็ตามที่เรากดปุ่มพินหมายเลข 2 จะเชื่อมต่อกับกราวด์
ถัดไปLED มีการเชื่อมต่อไปยังหมายเลขขา 3 ผ่านต้านทานของ 1k อีกครั้งขาแคโทดของ led (ขาสั้น) เชื่อมต่อกับกราวด์และขาขั้วบวก (ขายาวกว่า) เชื่อมต่อกับพิน 3 ผ่านตัวต้านทาน ตัวต้านทานนี้เรียกว่าตัวต้านทาน จำกัด กระแสเนื่องจาก จำกัด ปริมาณกระแสที่ไหลผ่าน LED หากกระแสนี้ไม่ จำกัด กระแสเกินจะไหลผ่าน LED ซึ่งทำให้เสียหายอย่างถาวร
การเขียนโปรแกรม Arduino ของคุณ:
เมื่อฮาร์ดแวร์ของเราพร้อมแล้วเราสามารถเริ่มเขียนโปรแกรมบอร์ด Arduino UNO ของเราได้ โปรแกรม Arduino สมบูรณ์จะได้รับในตอนท้ายของหน้านี้ดังต่อไปนี้เราจะเพิ่งจะผ่านเส้นพวกเขาโดยบรรทัด
สำหรับทุกโปรแกรม Arduino ควรมีสองฟังก์ชันโดยบังคับ ฟังก์ชันทั้งสองนี้คือ void setup () และ void loop () เรียกว่าขั้นต่ำสุด ทุกสิ่งที่เราเขียนภายใน void setup () จะถูกดำเนินการเพียงครั้งเดียวและทุกสิ่งที่เราเขียนภายใน void loop จะถูกดำเนินการซ้ำแล้วซ้ำเล่า ทั้งฟังก์ชั่นที่มีการแสดงด้านล่างนี้คือสิ่งที่คุณได้รับเมื่อคุณเลือก ที่ File -> New
การตั้งค่าเป็นโมฆะ () { // ใส่รหัสการตั้งค่าของคุณที่นี่เพื่อเรียกใช้ครั้งเดียว: } void loop () { // ใส่รหัสหลักของคุณที่นี่เพื่อเรียกใช้ซ้ำ ๆ: }
ขอเริ่มต้นการเขียนโปรแกรมเข้าสู่ การตั้งค่า () ฟังก์ชั่นโดยปกติการประกาศพินจะทำภายในฟังก์ชัน setup () ในฮาร์ดแวร์ของเราเราต้องประกาศว่าพิน 2 เป็นพินอินพุตและพิน 3 เป็นพินเอาต์พุต สามารถทำได้โดยบรรทัดต่อไปนี้
pinMode (2, อินพุต); PinMode (3, เอาท์พุท);
แต่เรามีการเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ ที่นี่ตั้งแต่ขา 2 ใช้เป็น INPUT ก็ไม่ควรจะปล่อยลอยตัว ความหมายขาอินพุตควรเชื่อมต่อกับ + 5V หรือกราวด์เสมอ ในกรณีของเราอินพุตจะเชื่อมต่อกับกราวด์ก็ต่อเมื่อเรากดปุ่มและถ้าเราไม่กดปุ่มมันจะถูกปล่อยให้ลอย เพื่อหลีกเลี่ยงนี้สิ่งที่เราใช้เรียกว่าดึงขึ้นภายในตัวต้านทานตัวต้านทานนี้มีอยู่ภายในไมโครคอนโทรลเลอร์ ATmega 328และคุณไม่สามารถมองเห็นได้ ในการใช้ตัวต้านทานนี้เราต้องเขียนบรรทัดบน Arduino IDE
สายนี้จะเชื่อมต่อพินหมายเลข 2 + 5V ผ่านตัวต้านทานจึงทำให้สูงเมื่อไม่ได้เชื่อมต่อกับกราวด์ ดังนั้นเราจึงเปลี่ยนคีย์เวิร์ด INPUT เป็น INPUT_PULLUP ดังที่แสดงด้านล่าง
pinMode (2, INPUT_PULLUP);
ตอนนี้เราได้ดำเนินการกับฟังก์ชัน setup () ของเราเรียบร้อยแล้วให้เราไปที่ฟังก์ชันloop () ที่นี่เราต้องตรวจสอบว่าพิน 2 ต่อสายดิน (LOW) หรือไม่และถ้าต่อสายดินเราต้องทำให้ LED เรืองแสงโดยทำให้ pin3 สูง ถ้าไม่ต่อสายดิน (อื่น ๆ) เราต้องปิด LED ไว้โดยทำให้ขา 3 เป็น LOW ให้เราใส่คำเหล่านี้ในโปรแกรมเช่น
ถ้า (digitalRead (2) == LOW) { digitalWrite (3, HIGH); } else { digitalWrite (3, LOW); }
คำว่า digitalRead () ใช้เพื่ออ่านสถานะของขา INPUT หากพินเชื่อมต่อกับกราวด์มันจะส่งกลับ LOW และหากพินเชื่อมต่อกับ + 5V มันจะส่งคืน HIGH
ในทำนองเดียวกันคำว่า digitalWrite () ใช้เพื่อตั้งค่าสถานะของขา OUTPUT ถ้าเราตั้งพินเป็น HIGH มันจะให้ + 5V เป็นเอาต์พุตและถ้าเราตั้งพินเป็น LOW มันจะให้ 0V เป็นเอาต์พุต
ดังนั้นสำหรับโปรแกรมของเราเมื่อเรากดปุ่มพิน 2 จะถูกต่อสายดิน (LOW) ดังนั้นเราจึงสร้างพิน 3 เป็นเอาต์พุต + 5V (สูง) + 5V นี้จะเพียงพอที่จะเปิด LED หากไม่เป็นไปตามเงื่อนไขนี้จะทำให้พิน 3 เป็น 0V (LOW) ซึ่งจะปิด LED ในที่สุด
นั่นคือโปรแกรมของเราเสร็จสมบูรณ์แล้วให้เราอัปโหลดรหัสไปยังบอร์ด Arduino ของเราเช่นเดียวกับที่เราอัปโหลดโค้ดกระพริบด้านบน
ตรวจสอบผลลัพธ์ของเรา:
เมื่อเราอัปโหลดโค้ดไปยังบอร์ด Arduino เรียบร้อยแล้วก็ถึงเวลาตรวจสอบผลลัพธ์ของโปรแกรมของเรา การเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์ของ Arduino ของฉันแสดงอยู่ด้านล่างเพื่อตรวจสอบเอาต์พุตทั้งหมดที่เราต้องทำคือกดปุ่มกดและตรวจสอบว่า LED เปิดอยู่หรือไม่ จากนั้นเมื่อเราปล่อย LED ควรดับลง
หากคุณมีปัญหาใด ๆ ในการทำงานนี้คุณสามารถสรุปปัญหาในส่วนความคิดเห็นเพื่อขอความช่วยเหลือ หรือคุณสามารถใช้ฟอรัมเพื่อขอความช่วยเหลือด้านเทคนิค หวังว่าคุณจะเข้าใจบทช่วยสอนและสร้างก้าวแรกของลูกน้อยกับ Arduino เมื่อคุณคุ้นเคยกับพื้นฐานนี้แล้วคุณสามารถดำน้ำลึกเพื่อสำรวจ Arduino ได้อีกมากมาย
หลังจากทราบข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับ Arduino แล้วคุณสามารถลองใช้อินเทอร์เฟซส่วนประกอบพื้นฐานเช่น LCD 16x2, DC Motor, Servo Motor, ปุ่มกดเป็นต้น
ตรวจสอบบทเรียนและโครงการ Arduino ทั้งหมดของเราด้วย