01 02.2017

شیلدهای آردوینو پر از تنوع و کارایی خود هستند. بردهای اضافی قابلیت های کنترل کننده اصلی را گسترش می دهند. این تابلوها به شما امکان می دهند ویژگی هایی را ارائه دهید که برای کارهای خاص در پروژه های خاص مورد نیاز است. تعداد زیادی از آنها در بازار وجود دارد. بیایید به محبوب ترین و جالب ترین ماژول ها نگاه کنیم کاربردهای عملیدر توسعه دستگاه

از این مقاله یاد خواهید گرفت:

با سلام خدمت بازدید کننده عزیز! نام من گریدین سمیون است، من نویسنده وبلاگ kip-world هستم، می توانید در مورد من بخوانید. بازار پر از تنوع است تابلوهای مختلفاز جمله کلون ها. امروز در این مقاله ماژول هایی را که به نظر من اصلی ترین هستند و بیشترین علاقه را دارند برجسته کرده ام. من عملکردهای اصلی آنها و کار با آنها را در سری مقالات بعدی شرح خواهم داد. من سپرها را به طور نسبی به چند گروه تقسیم کردم:

1. ارتباط؛
2. قدرت؛
3. سنسورها-حسگرها;
4. مودم؛
5. ویژه.

ارتباطماژول ها به شما این امکان را می دهند که ارائه دهید راه های مختلفارتباط بین دستگاه ها، اعم از سیمی و بی سیم. تابلوها به طور خاص عملکرد و سیستم را به طور کلی گسترش می دهند. این گروه شامل انواع WI-FI، اترنت، رابط های مختلف، ایجاد انعطاف پذیری سیستم می باشد.

قدرتماژول ها - درایورهای موتور، درایورهای پله ای، درایوهای سروو. سپرهای رله و ترانزیستور را نیز می توان به نیروها نسبت داد.

سیستم فقط از طریق می تواند ببیند، بشنود و احساس کند حسگرها. تعداد آنها به اندازه کافی وجود دارد. در میان تعداد زیادی سنسور، چیزهای عجیب و غریب وجود دارد - سنسور دود، سنسور رطوبت خاک، سنسور مادون قرمز. و به لطف سازندگان آردوینو، قیمت آن بسیار مقرون به صرفه است. از آنجایی که من در زمینه اتوماسیون کار می کنم، همین سنسورها 200-300 برابر قیمت خواهند داشت.

به گروه مودم هامن مودم های GPRS رو گرفتم. آنها با اتصال GSM کار می کنند. ماژول ها عملکرد بسیار خاصی را انجام می دهند - جمع آوری داده ها، ارسال SMS، دریافت تماس.

دسته بندی خاصمواردی وجود دارد که شناسایی آنها برای هر گروهی دشوار است. توسعه دهندگان مجموعه ای از انواع آداپتورها، ریموت ها، پانل های لمسی، نشانگرهای LCD. ویژه کلید RFIDرا نیز می توان در این گروه قرار داد.

اگر چیزی از لیست کم است، در نظرات بنویسید، تکمیل خواهم کرد. برای کسانی که برای اولین بار با آردوینو تماس می گیرند، پیشنهاد می کنم در مورد آن مطالعه کنند. و حالا در مورد 5 ماژول که دوست دارم اول از همه باهاشون آشنا بشم و بهتون پیشنهاد میکنم صحبت میکنم!!

ماژول اینترنت سپر اترنت W5100

اولین چیزی که به آن توجه خواهم کرد سپر اترنت W5100 است. ماژول آداپتور اینترنت برای نمایش به اصطلاح "تجسم" در مرورگر. ایده آل برای سیستم خانه هوشمند، ایستگاه هواشناسی، اعزام (در صورت نیاز به نظارت بر پارامترهای فیزیکی). امکان استفاده وجود دارد فناوری های ابری.

توضیحات ماژول:

• پشتیبانی از پروتکل TCP/IP
• اسلات کارت microSD
• سطح ولتاژ 3.3/5 ولت
• سازگار با بردهای آردوینو UNO و MEGA
• سطوح سیستم: UDP، TCP، IPv4، ARP، MAC

مودم GPRS شیلد GSM SIM900

برد توسعه بعدی در لیست GSM Shield SIM900 است. اگر دستگاه از شما دور است و نیاز دارید اتصال بیسیم، سپس فناوری ارتباطات GSMبرای شما. امکان ارسال پیامک در صورت بروز حادثه یا اتفاقی وجود دارد. می توان از آن به عنوان مثال در گلخانه برای کنترل دوره ای دما و رطوبت استفاده کرد.

مشخصات برد توسعه:

• مونتاژ بر اساس تراشه SIM900
• فرکانس کاری GSM 850/900/1800/1900 مگاهرتز
• مدیریت با دستورات AT
• پروتکل داخلی TCP/UDP
• قابلیت اتصال بلندگو و هدفون، امکان ارسال سیگنال های DTMF و پخش ضبط ها به صورت منشی تلفنی
• جای سیم کارت و آنتن GSM
• 12 GPIO (ورودی/خروجی عمومی)، 2 PWM (مدولاسیون عرض پالس) و ADC (مبدل آنالوگ به دیجیتال)

همچنین آنالوگ های گران قیمتی برای سیستم های جدی تر و قابل اعتمادتر وجود دارد. اخیراً برنامه ای برای تعامل مودم PM-01 GPRS و PLC100 نوشتم. در صورت بروز حادثه، دستگاه به شماره گیرنده پیامک ارسال می کند.

ماژول WIFI ESP8266

روش دیگر برای انتقال اطلاعات به صورت بی سیم، انتقال WI-FI است. برای چنین موردی یک ماژول کوچک WI-FI ESP8266 وجود دارد که بعداً روش اتصال و اصل کار را در نظر خواهیم گرفت. او شبیه این است.

توضیحات ماژول:

• رابط بی سیم: Wi-Fi 802.11 b/g/n 2.4 گیگاهرتز
• حالت ها: P2P (مشتری)، Soft-AP (نقطه دسترسی)
• حداکثر توان خروجی: 19.5 دسی بل میلی وات (89 مگاوات)
• ولتاژ نامی: 3.3 ولت
• پورت ورودی/خروجی رایگان: 2
• فرکانس پردازنده: 80 مگاهرتز

راننده موتور L293D

برای کنترل ماشین ها و تانک های مختلف روی موتورها جریان مستقیمدرایور موتور L293D عمدتا استفاده می شود.گزینه های اتصال متعددی وجود دارد - هم برای موتورهای پله ای و هم برای سرووها. همه چیز به برنامه ای که می نویسید بستگی دارد. نحوه استفاده خود را در نظرات بنویسید راننده داده شده? در آینده نزدیک من می خواهم این دستگاه را خریداری کنم، مونتاژ یک ربات روی چرخ بسیار جالب است. بله، اتفاقا، او اینجاست:

خصوصیات آن:

• سازگار با آردوینو مگا 1280 و 2560، UNO، Duemilanove، Diecimila
• کنترل 4 کانال
• منبع تغذیه موتور از 4.5 ولت تا 36 ولت
• جریان بار مجاز 600 میلی آمپر در هر کانال، حداکثر جریان - 1.2 آمپر
• حفاظت از گرمای بیش از حد
• 2 رابط با یک تایمر آردوینو دقیق (هیچ "جیتر" وجود نخواهد داشت) برای اتصال سرووها به ولتاژ 5 ولت، اگر ولتاژ منبع تغذیه بالاتر مورد نیاز است، اتصال برق باید به شرح زیر انجام شود.
• امکان کنترل همزمان 4 موتور DC براش دو طرفه یا 2 موتور پله ای و 2 موتور سروو وجود دارد.
• کانکتور برای اتصال یک منبع خارجی برای منبع تغذیه جداگانه منطق کنترل و موتورها

ماژول رابط RS-485

برای من شخصا، این چیز نیز جالب است - RS485 Shield. چرا؟ رابط RS-485 یک کابل جفت پیچ خورده صنعتی برای اتصال ماژول های صنعتی مختلف است. گذرگاه با پروتکل ModBUS RTU و ModBUS ASCII کار می کند. فقط تعجب می کنم که آردوینو چگونه از طریق رابط با دستگاه های دیگر تعامل خواهد داشت.

مشخصات ماژول:

• منبع تغذیه 5.0 ولت
• 16 پورت ورودی/خروجی دیجیتال (شامل رابط I2C)
• 6 پورت ورودی/خروجی آنالوگ
• به حالت برنامه نویسی بروید
• سوئیچ حالت گیرنده خودکار/دستی
• رابط استاندارد RS485، رابط mini RS485 (PH2.0) و پین RS485

خوب، این همه، من می خواهم با این ماژول ها بیشتر کار کنم. چه چیزی می توانید پیشنهاد دهید؟ چه چیزی را می توان به لیست اضافه کرد؟ در نظرات بنویسید...

در مقاله بعدی به شما خواهم گفت که چگونه می توانید به آردوینو متصل شوید، آن را از دست ندهید، جالب خواهد بود ... مشترک به روز رسانی!

با احترام، گریدین سمیون.

سپر یک برد الحاقی است. من پیشنهاد می کنم سپرها را به ماژول های اندازه کامل و مستقل تقسیم کنید. نمونه های با اندازه کامل از شکل برد آردوینو پیروی می کنند، خواه UNO، نانو یا MEGA باشد. ماژول های فردیتابلوهایی با فرم آزاد هستند که برای انجام مجموعه ای از عملکردها طراحی شده اند. هر دوی آنها می توانند هم جهانی باشند و هم برای انجام وظایف با تمرکز محدود.

در فروشگاه ها می توانید انواع زیادی از سپرها را پیدا کنید و با شرایط خاصی می توانید خودتان پرورش دهید تخته مدار چاپی، در شکل و ترتیب نتیجه گیری آردوینو را تکرار کنید و یک مورد منحصر به فرد خود را مونتاژ کنید. تصویر با مجموعه ای از سپرها را نشان می دهد.

بیایید با سپر شروع کنیم، که هیچ عملکرد خاصی ندارد، اما برای راحتی نصب پروژه های شما ایجاد شده است. بنابراین، اولین مورد در بررسی ما نصب پروژه ها با برد آردوینو نانو را تسهیل می کند، اگرچه اندازه کوچک "NANO" در این مورد هیچ فایده ای ندارد.

روی برد یک کانکتور برای اتصال دوشاخه از واحد منبع تغذیه، تثبیت کننده ولتاژ و همچنین بلوک های ترمینال وجود دارد. آنها امضا شده اند و با نتیجه گیری نانکا مطابقت دارند. علاوه بر این، یک دکمه "تنظیم مجدد" و یک LED "Power" وجود دارد.

سپر دوم برای برد Uno است. این شامل یک تخته نان بدون لحیم کاری برای مونتاژ پروژه و نتایجی است که نتایج موجود در خود آردوینو را تکرار می کند - یک راه حل مناسب.

هر سنسور آنالوگ در صورت وجود تعداد زیادی از آنها به قدرت و تماس منفی نیاز دارد - بلوزهای زیادی وجود دارد که تشخیص مدار بسیار دشوار خواهد بود. بنابراین، طراحان سپرهایی برای چنین راه حل هایی ارائه کردند. تمامی ورودی ها و خروجی ها در آنها نمایش داده می شود و کنتاکت های تغذیه کپی شده و در کنار هم قرار می گیرند.

در اینجا نمونه ای از چنین بردی برای نسخه آردوینو مگا آورده شده است.

با سیم و بی سیم

با استفاده از این بردها می توانید میکروکنترلر را از طریق شبکه از طریق کابل اترنت مثلاً یا به صورت بی سیم از طریق اتصال GSM با قرار دادن سیم کارت مدیریت کنید.

این برد w5100 نام دارد - شامل یک ماژول اترنت و یک ماژول کارت خوان SD است. این بدان معناست که شما می توانید داده ها، مانند گزارش اندازه گیری سنسور را روی کارت حافظه ذخیره کنید و سیستم را از طریق یک رابط وب کنترل کنید. برای اتصال آردوینو به آن، از کتابخانه های زیر استفاده کنید:

کتابخانه اترنت؛

به ظاهر توجه کنید، مفهوم Arduino UNO R3 را تکرار می کند، علاوه بر این، در مگا قرار می گیرد.

اگر W5100 برای شما خیلی بزرگ به نظر می رسد، ENC28J60 فضای کمتری را اشغال می کند. متأسفانه دیگر ماژول SD ندارد.

نکته منفی این است که نمی توان آن را روی تخته نصب کرد، اما به عنوان یک ماژول جداگانه ساخته شده است.

W5500 یکی دیگر از گزینه های محافظ اترنت است. در اصل، این یک نسخه اصلاح شده از W5100 است که از نظر سرعت و بهره وری انرژی بهینه شده است.

لطفاً توجه داشته باشید که در شیلدهای با اندازه کامل، همه پین ​​ها توسط یک بلوک ترمینال کپی می شوند. متأسفانه شیلدها از پورت ها استفاده می کنند. این مورد خاص از MOSI، MISO، SCK و پین 10 برای سیگنال CS (Communication Destination Select) استفاده می کند.

اگر به اتصال بی سیم نیاز دارید، انتخاب شما سپرهای Wi-Fi است، اگر اتصال اینترنت و روتر دارید، و اگر این را ندارید، ماژول های GSM یا GPRS Shields.

تصویر سپر رسمی است. دارای یک اسلات برای کارت حافظه Micro SD است و از طریق پروتکل های SPI با میکروکنترلر ارتباط برقرار می کند، می توانید آن را از طریق Mini-USB به روز کنید. نرم افزار. پشتیبانی از 802.11b/g

شما می توانید سپر GPRS را از Amperka در بالا مشاهده کنید. می توانید آنتن را با یک آنتن قوی تر جایگزین کنید. نزدیک‌تر به بیننده یک شیار برای سیم کارت و کمی دورتر یک شیار برای باتری CR1225 است. باتری موجود در برد برای ساعت بلادرنگ داغ مورد نیاز است و این نکته مهمی به قابلیت‌های محافظ GPRS است. می توانید به آن پیامک ارسال کنید.

با این برد می توانید از هر فاصله ای (یا به هر پروژه دیگری از پیاده سازی خود) کنترل و دستور دهید. مهم است که در یک بخش پذیرش سلولی باشید.

چگونه داده ها را در آردوینو ذخیره کنیم؟

در پروژه ها، تمام اطلاعات در حافظه میکروکنترلر قرار نمی گیرد. گاهی اوقات شما نیاز به ذخیره مقداری اطلاعات دارید. اولین چیزی که به ذهن می رسد قبلاً گفته شد - این ضبط اطلاعات از حسگرها به منظور بررسی بیشتر چگونگی تغییر محیط در طول ساعت ها، روزها، سال ها است. یک مثال عالی یک ایستگاه هواشناسی خانگی است. این نه تنها برای دانشمندان محقق، بلکه برای آماتورها برای آموزش عمومی و توسعه نیز مفید است.

این یک سپر نیست، بلکه یک ماژول است. مینیاتوری است و به راحتی قابل تکرار است، اتفاقاً طرح آن در اینجا است.

همچنین یک سپر ذخیره اطلاعات در اندازه کامل وجود دارد. با کارت های حافظه SD کار می کند، یک ماژول ساعت بلادرنگ روی آن وجود دارد که توسط یک باتری 3 ولت CR1220 تغذیه می شود که یک امتیاز خوب است.

ما یک بار قدرتمند را از میکروکنترلر کنترل می کنیم

اولین چیزی که به ذهن می رسد رله است. با کمک آنها می توانید هر دو مدار DC را تغییر دهید و آنها با یک شبکه برق خانگی 220 ولتی با یک انفجار کنار می آیند.

به طور خاص، ماژولی که در زیر نشان داده شده است می تواند بار 1 کیلو وات 220 ولت (یا 5 آمپر) را برای هر یک از کانال ها سوئیچ کند، برای افزایش توان، می توانید چندین کانال را موازی کنید یا این رله را روشن کنید. در این حالت رله های سپر نقش تقویت کننده های میانی را ایفا می کنند.

البته، همانطور که در مقاله توضیح دادم، می توانید رله را از طریق ترانزیستور تغییر دهید و باید یک رله برای جریان انتخاب کنید، اما استفاده از یک برد آماده قابل اطمینان تر، راحت تر و بهتر به نظر می رسد.

رله یک اشکال دارد - تعداد محدودعملیات - این نتیجه تماس های فرسودگی است. این به دلیل وقوع قوس، هنگامی که یک بار قدرتمند باز می شود (به ویژه از ماهیت القایی - این یک موتور و غیره است) اتفاق می افتد. شما می توانید چنین سپر را به شرح زیر بسازید:

و در اینجا چیزی است که به نظر می رسد مونتاژ شده است:

شعر برای روشن کردن بار جریان متناوبمی توان از تریستورها و تریاک ها استفاده کرد. یک مشکل این است که نمی توانند مستقیماً به آردوینو وصل شوند، اگر اتصال pn الکترود کنترل خراب شود، 220 ولت می تواند روی برد میکروکنترلر باشد و آن را بسوزاند. راه برون رفت از این وضعیت استفاده از اپتوسیمیستور است.

از آنجایی که این کار اغلب با مخترعان روبرو می شود، یک راه حل آماده ایجاد شد - یک سپر triac، نام کامل آن ICStation 8 Channel EL Escudo Dos Shield برای آردوینو است. در ابتدا برای کنترل درخشش "نئون انعطاف پذیر" در نظر گرفته شده بود.

دارای 8 کانال است که برق و بار AC به آنها متصل است.

سپر برای موتورها

راندن موتور الکتریکی همیشه فرآیند آسانی نیست. در برخی شرایط، ممکن است پین های کافی برای تکمیل کار نداشته باشید، یا الگوریتم کنترل بسیار پیچیده باشد. با چنین تابلوهایی، خیلی سریعتر بر پروژه ربات خود غلبه خواهید کرد.

Motor-SHIELD برای آردوینو می تواند موتورهای DC (4 قطعه) یا دو موتور پله ای را کنترل کند.

این بر اساس دو L293 ساخته شده است. این ریز مدار مجموعه ای از دو پل H است که به شما امکان کنترل با امکان معکوس دو موتور DC یا موتور دوقطبی 1 پله ای را می دهد. نمودارهای اتصال به ترتیب:

و در سمت چپ گوشه بالاییاین برد دارای دو پد برای سرووها (سیگنال مثبت، منفی و کنترل) است. دایره قرمز محل نصب جامپر را مشخص می کند. اگر اینطور است، پس این برد توسط برد پایه آردوینو و اگر نه، از منبع خارجی 5 ولت تغذیه می شود.

با این ماژول از تولید کننده داخلیشما می توانید دو موتور DC را کنترل کنید، همچنین دارای یک بلوز است که خطوط برق میکروکنترلر را به هم متصل می کند یا آنها را قطع می کند - برای تغذیه از یک منبع جداگانه.

شما می توانید موتورهایی را که برای محدوده ولتاژ 5 تا 24 ولت طراحی شده اند کنترل کنید. به جای 2 موتور DC، می توانید از 1 پله تک فاز یا کانال موازی استفاده کنید و 1 موتور DC قدرتمند را با جریان حداکثر 4 آمپر وصل کنید و این مقدار کمی نیست - 48 وات در ولتاژ تغذیه 24 ولت.

برای اتصال یک سروو، به سه سیم نیاز دارید - مثبت، منفی و سیگنال، اما اگر تعداد زیادی سروو داشته باشید، چه؟ هیئت مدیره شما به یک آشغال از جامپرها تبدیل می شود. برای جلوگیری از این، یک سپر Multiservo وجود دارد.

در اینجا نیز مانند نسخه قبلی امکان جداسازی مدارهای برق وجود دارد. در مجموع می توان 18 سروو را متصل کرد (از 0 تا 17 روی برد شماره گذاری شده است).

همه جا ویژگی های خاص خود را دارد، سپرهایی برای کارهای غیرعادی...

Atmega328، قلب برد ما، دارای ADC است. مشکل اصلی این است که در برد arduino uno تنها 6 ورودی آنالوگ را می بینیم. اگر سنسورهای آنالوگ بیشتری داشته باشیم چه؟

می توانید دو آردوینو را در یک شبکه ترکیب کنید. از یکی به عنوان اصلی و دومی کمکی برای تغییرات استفاده کنید و از اول سیگنال های اندازه گیری را به سرور ارسال کنید یا آنها را روی صفحه نمایش دهید ... اما این دشوار است: باید حافظه را در خطوط اضافی تلف کنید. کد برنامهبرای پیاده سازی چنین سیستمی

اگر هر ورودی را در 16 ضرب کنیم چطور؟ در مجموع می توانیم تا 16*6=96 ورودی آنالوگ داشته باشیم. این با مالتی پلکسر واقعی است. او فقط در نوبت 16 سوئیچ می کند کانال های آنالوگبه یک خروجی آنالوگ که به همان ورودی هر کنترلر جهانی وصل می کنید.

با استفاده از میکروکنترلر Atmega، آزاد کردن عملکرد تشخیص صدا بسیار دشوار است، اما آردوینیست ها نیازی به ناامیدی ندارند، یک راه حل ویژه وجود دارد - EasyVR Shield 3.0.

این یک راه حل آماده، اما گران قیمت است، در زمان نوشتن تقریباً 100 دلار در روسیه هزینه دارد. ابتدا سپر دستور شما را یادداشت می کند، سپس آن را با آنچه در حافظه نوشته شده مقایسه می کند و عدد را تعیین می کند - آن را اجرا می کند.

شما می توانید یک "گفتگو با کامپیوتر" ترتیب دهید، آن می تواند آنچه را که در آن ضبط شده است بازتولید کند. بدون تقویت کننده های اضافی، توصیه می شود با این برد از فاصله بیش از 60 سانتی متر "ارتباط" کنید.

نمایش تصویر

محافظ صفحه کلید LCD یک کنترل پنل واقعی است. این شامل صفحه نمایش LCD1602 (16 کاراکتر در دو خط) و مجموعه ای از دکمه ها است. به دلیل آنها، تعداد زیادی پورت درگیر هستند، به عنوان مثال A0 و D4 تا D7 برای صفحه کلید، و پورت D10 یک کنترل روشنایی نور پس زمینه PWM است. D8 و D9 - تنظیم مجدد و فعال کنید.

در واقع نمایشگرهای زیادی وجود دارند که با آردوینو سازگار هستند. یا بهتر است بگوییم آنهایی که بیشترین اطلاعات در مورد آنها نوشته شده است و به راحتی می توانید آنها را روی سیستم خود اجرا کنید. صفحه نمایش NOKIA 5110 در محافل DIY بسیار محبوب است، هر دو صفحه نمایش OLED و TFT وجود دارند که از طریق I2C کار می کنند. اما آنها در نسخه "سپر" نیستند.

منبع تغذیه مستقل

یک سپر کاملا غیر معمول در این مجموعه که یک کار مشترک را انجام می دهد. سپر برق - این با تمام حفاظت های لازم و یک رابط شارژ است. زیاد به نظر نمی رسد، اما ظاهری تمام شده به پروژه شما می بخشد و مدارهای برق لازم نیست در کنار بردهای اصلی قرار گیرند.

نتیجه

استفاده از شیلدها برای تمامی وظایف پروژه از پرش ها و اتصالات غیر ضروری جلوگیری می کند و این باعث کاهش تعداد خطاها و پرش های غیر ضروری می شود. پس از مونتاژ، یک ساندویچ تخته ای پیش ساخته چند طبقه دریافت خواهید کرد. این رویکرد گاهی اوقات به عنوان "طراحی مدولار" نامیده می شود. از جمله موارد دیگر، این امر تعمیر و نگهداری، تعمیر و تنظیم تجهیزات را تسهیل می کند.

علاقه مندان طراحی، سیم کشی و مونتاژ ماژول های منحصر به فرد را تمرین می کنند. این یکی از دلایل محبوبیت بالای آردوینو نه تنها به عنوان پلتفرمی برای DIY، طرح‌بندی‌ها و نمونه‌های اولیه، بلکه به عنوان پلتفرمی برای راه‌حل‌های آماده است.

آردوینو یک برد کوچک با قدرت زیاد، نماینده معمولی Open Hardware و یکی از اولین دستگاه هایی است که محبوبیت گسترده ای در بین هکرهای سخت افزاری به دست آورد. جای تعجب نیست: یک طراح الکترونیکی راحت حتی به مبتدیان اجازه می دهد تا به سرعت آن را بفهمند و شروع به توسعه دستگاه های خود از ابتدا کنند.

چگونه سریع شروع کنیم؟

برای شروع سریع، ساده ترین راه برای یک مبتدی خرید یک تخته آماده است - هزینه آن حدود 30 دلار است. فقط دو تراشه روی تخته وجود خواهد داشت - میکروکنترلر ATMELو تراشه رابط USB که به آن متصل است. تمام عناصر دیگر به طور مستقل در صورت نیاز اضافه می شوند.

برنامه های آردوینو (که در زبان عامیانه «اسکچ» نامیده می شود) به زبان Wiring نوشته می شوند. در واقع، این یک C ++ معمولی است که با رویه‌های خاصی مانند «digitalWrite» (نوشتن یک مقدار در یک پورت) یا «analogRead» (خواندن یک مقدار از یک ADC) گسترش یافته است. همه اینها در یک یا دو جلسه تسلط پیدا می کنند، به خصوص اگر قبلاً تجربه برنامه نویسی ++C داشته باشید. طرح های نوشته شده با استفاده از ArduinoIDE (arduino.cc/en/Main/Software) از طریق USB در آردوینو کامپایل و آپلود می شوند. حدود سی دقیقه طول می کشد تا ساده ترین پروژه مونتاژ شود، بدون نیاز به فرو رفتن عمیق در برگه های اطلاعات ATMEL و ساختارهای اسمبلر. زبان بصری است و یک کمک آنلاین خوب به شما کمک می کند تا با تفاوت های ظریف کنار بیایید. و لحیم کاری، به هر حال، در صورت وجود تخته نان بدون لحیم کاری و مجموعه ای از سیم ها نیز اختیاری است.

تمام پین‌های میکروکنترلر به دو ردیف پدهای منظم هدایت می‌شوند که می‌توانید سنسورها، دکمه‌ها، نمایشگرها و موارد مشابه را به آن‌ها متصل کنید. با این حال، هرچه مهار پیچیده‌تر باشد، هموروئید بیشتری می‌تواند همراه آن باشد. اگر ما در مورد یک جفت LED و دکمه صحبت می کنیم، پس هیچ مشکلی وجود ندارد. اما اگر می‌خواهید موتورها را کنترل کنید یا از طریق رابط رادیویی تبادل اطلاعات کنید، تعدادی از مشکلات پیش می‌آیند. برای مبارزه با این نقص، آنها تخته های سپر را ارائه کردند - تخته های آماده برای گسترش عملکرد.

تخته سپر چیست؟

تخته شیلد یک راه حل کلید در دست برای اجرای وظایف رایجی است که توسعه دهندگان سخت افزار با آن مواجه هستند. نمونه هایی از این کارها می تواند انتقال داده از طریق رابط رادیویی و کار با اترنت و کنترل موتورهای الکترونیکی باشد. نصب تخته های انبساط بر روی آردوینو آسان است و با بلوک های پین متصل می شود و ساختار ساندویچی بسیار سفت و سختی را تشکیل می دهد.

شما می توانید چندین برد را همزمان نصب کنید، نکته اصلی این است که دستگاه ها برای همان پین های آردوینو تضاد ندارند. با کمی حفاری در شبکه، می‌توانید جدول‌هایی را با فهرستی از سپرهای محبوب و پین‌هایی که اشغال می‌کنند پیدا کنید (shieldlist.org).

سپس تنها چیزی که باقی می ماند این است که کتابخانه مناسب را به طرح اصلی متصل کنید و با استفاده از طرح نمونه متصل به کتابخانه، عملکرد مدار را امتحان کنید. با این رویکرد دو بار در زمان صرفه جویی می شود: ابتدا برای توسعه و اشکال زدایی سخت افزار و سپس برای نرم افزار. با این حال، تنها چند دوجین تخته سپر واقعا موفق و محبوب وجود دارد. سپر خوب چه تفاوتی با سپر بد دارد؟

اول از همه باید دکمه ریست داشته باشد. هرکسی که آردوینو را با شیلد روشن اشکال زدایی کرده باشد می تواند از این موضوع قدردانی کند - دکمه تنظیم مجدد منظم غیرقابل دسترس می شود و تمرینات فشار دادن آن با کمک اشیاء مستطیل در دست آزاردهنده است. یک سپر خوب باید با آردوینو مگا نیز سازگار باشد - اگر نسخه توسعه یافته آردوینو روی ATmega1280 یا ATmega2560 دارید، مطمئن نیستید که سپر ساخته شده برای Uno یا Duemilanova آشنا با آن کار کند. و همه به این دلیل است که در مگا پین های مسئول SPI سخت افزاری به مکان دیگری منتقل شدند! بنابراین اگر سپر از طریق اتوبوس SPI با آردوینو ارتباط برقرار می کند، حتما "شکم" آن را مطالعه کنید - اگر نه تنها پین ها را در آنجا مشاهده کردید، بلکه یک کانکتور زن مربعی 2x3 را نیز مشاهده کردید، می توانید به سازگاری با Mega امیدوار باشید. در زیر یک نمای کلی از بهترین تخته های شیلد آماده برای کارهای رایج آماده کرده ام.

کنترل موتور

اگر نیاز به کنترل موتورها دارید، از سپر Motorshield که توسط مهندس با استعداد آمریکایی Limor Freed با نام مستعار ladyada (ladyada.net/make/mshield/) ساخته شده است، استفاده کنید.

مزیت اصلی سپر تطبیق پذیری آن است، زیرا تا چهار موتور DC، حداکثر دو موتور پله ای و دو سروو را پشتیبانی می کند. می توان ترکیب کرد: به عنوان مثال، یک موتور پله ای و دو موتور DC. اساس سپر توسط دو ریز مدار L293D چهار پل H ارائه می شود که قادر به ارائه جریان تا 600 میلی آمپر در هر کانال و ولتاژ کاری از 4.5 تا 36 ولت است. با موازی کردن ورودی های یک ریز مدار، می توانید حد جریان را به 1.2 A.

با این سپر می توانید به عنوان مثال موتورها و میله فرمان یک مدل ماشین مسابقه ای را به طور همزمان کنترل کنید. موتورهای پله ایجدول مختصات برای بارهای قوی تر، می توانید از آردوموتو با تراشه L298 از Sparkfun (دو کانال با جریان بار تا 2 A) یا نسخه پیشرفته تر Monster Moto Shield (sparkfun.com/products/10182) روی دو تراشه VNH2SP30 با قابلیت استفاده کنید. از تحویل تا 30 و با محدودیت ولتاژ 41 ولت. اگر به آخرین نسخه، فراموش نکنید که با متخصصان آگاه مشورت کنید: از این گذشته ، بارها کاملاً مناسب هستند ، ممکن است مجبور شوید رادیاتور اضافی تهیه کنید تا نسوزند.

کار با اترنت

دو گزینه اصلی برای سپرهای اترنت وجود دارد - بر اساس تراشه خوب قدیمی ENC28J60 از Microchip و W5100 پیشرفته تر Wiznet. هر دو راه حل از گذرگاه SPI برای ارتباط استفاده می کنند و تنها چهار پین آردوینو را از بین می برند. اما ENC28J60 خیلی زودتر ظاهر شد و به وضوح به W5100 پیشرفته شکست می خورد: فقط 10 مگابیت در ثانیه، بدون پشتیبانی سخت افزاری برای IP، UDP، TCP. علاوه بر این، W5100 به شما امکان می دهد با چهار سوکت کار کنید (که به معنای پشتیبانی از حداکثر چهار اتصال همزمان است).

به طور کلی، من به شدت توصیه می کنم از W5100 استفاده کنید، زیرا به طور قابل توجهی منبع کلیدی میکروکنترلر - RAM (SRAM) را ذخیره می کند، که باید ذخیره شود (Atmega328 تنها یک کیلوبایت دارد). خوب، تمام مزایای دیگر پیش پردازش آشکار است: در حالی که خود W5100 بسته ها را از طریق پروتکل TCP درخواست می کند و جمع های چک سرصفحه را محاسبه می کند، Atmega می تواند با خیال راحت کارهای مهم تری را انجام دهد.

نمونه مثالی دیگر Arduino Ethernet Shield (arduino.cc/en/Main/ArduinoEthernetShield) از تیم Arduino است. با استفاده از آن، می توانید یک طرح ایجاد کنید که قادر به انجام موارد زیر باشد:

• دریافت یک آدرس IP پویا از طریق DHCP.
• زمان را با استفاده از پروتکل NTP تنظیم کنید.
• حل نام ها از طریق DNS.
• تصویب مجوز از طریق RADIUS.
• به عنوان یک وب سرور ساده عمل می کند یا به عنوان یک سرویس گیرنده وب عمل می کند و درخواست ها و پاسخ ها را تجزیه می کند.

از بردهای مشابه، می توان به توسعه Freetronics اشاره کرد - EthernetShield با PoE (freetronics.com/products/ethernet-shieldwithpoe). ایده تامین انرژی یک دستگاه اترنت از همان خط اترنت که به آن متصل است در سال 2001 متولد شد و دو سال بعد به استاندارد رسمی صنعت IEEE 802.3af تبدیل شد. با توجه به تجربه خودم، توجه می کنم که برای تامین انرژی جعبه های مستقلی که از طریق اترنت ارتباط برقرار می کنند و در شعاع 100 متری از یک کلید برق ویژه در اطراف ساختمان پراکنده شده اند، هیچ چیز راحت تر وجود ندارد. چنین سپر کمی بیشتر هزینه دارد، نیاز به خرید یک میکروکارت ماژول PoE اضافی دارد و به جای کانکتور SD دارای یک فیلد تخته نان است.

استفاده از چنین سپر منحصراً در ساختارهای ثابت است که نیاز به تعامل روی یک شبکه TCP / IP دارند. به عنوان مثال، نمایش وضعیت سنسورهای متصل در مرورگر یا کنترل از راه دور برخی مکانیسم ها.

من بلافاصله پروژه "twitter-flower" را به یاد می آورم که در آن بسته Arduino + Ethernet با استفاده از یک سنسور رطوبت گیر کرده در زمین، از خشکی از طریق توییتر شکایت کرد و خواستار آبیاری فوری شد. با این همه برنامه های کاربردی EthernetShield، می خواهم به شما هشدار دهم که هر کتابخانه، البته، در زمان صرفه جویی می کند، با این حال، چندین کیلوبایت از حافظه فلش میکروکنترلر را نیز اشغال می کند. بنابراین، اگر دیر یا زود به محدودیت اندازه 30 کیلوبایت Arduino Duemilanova خود رسیدید - به جایگزینی آن با Mega 2560 فکر کنید، هشت و نیم برابر بیشتر حافظه برای طرح ها وجود خواهد داشت.

استفاده از کارت های SD

در پروژه های مربوط به انباشت هر گونه اطلاعات (مثلاً مختصات GPS)، اغلب لازم است مقدار حافظه غیر فرار موجود افزایش یابد. ساده ترین راه برای انجام این کار، اتصال یک کارت SD استاندارد است. چندین سپر آماده برای این کار وجود دارد. زیباترین گزینه ای که من می شناسم ماژول microSD است که توسط Libellium، یک شرکت مانیتورینگ اسپانیایی توسعه یافته است. محیط(goo.gl/iHCy4).

شیلد تنها یک بلوک پین آردوینو را اشغال می‌کند و به شما امکان می‌دهد با کارت‌های SD و SDHC از پیش فرمت‌شده در FAT16 (ترجیحا) یا FAT32 کار کنید. شما فقط می توانید با یک فایل در یک زمان کار کنید، نام های طولانی پشتیبانی نمی شوند.

سپرهای بی سیم

ساده ترین ماژول های RF در مدولاسیون دامنه(ASK)، که در باند بدون مجوز 433 و 313 مگاهرتز کار می کنند، اگرچه می توان آنها را با آردوینو از طریق کتابخانه VirtualWire استفاده کرد، اما هنوز به نظر من گزینه بسیار بدی هستند.

آنها بیش از حد مستعد تداخل هستند، فقط روی آنها پایدار کار می کنند سرعت های پایین، جداسازی سخت افزاری به کانال ها را ندارند - چندین فرستنده که به طور همزمان کار می کنند با یکدیگر تداخل خواهند داشت. شاید به همین دلیل است که من هنوز تابلوهای سپر را برای آنها ندیده ام.

قطب مقابل، خانواده بردهای Xbee بر اساس پروتکل های Zigbee است که برای سازماندهی توزیع شده ایده آل است. شبکه های حسگرخود نیرومند هر یک از این بردها خود یک دستگاه با یک میکروکنترلر روی برد است و برای اطمینان از هماهنگی با آردوینو، مقدار بسیار کمی از شیلد مورد نیاز است. چنین سپرهایی معمولاً "Xbee Shield" نامیده می شوند، اما نه همیشه - برای مثال، Libellium Communication Shield (goo.gl/OZDxl) را توسعه داده است. سپر لزوماً شامل دو ردیف پد است که ماژول در قالب Xbee به آنها متصل است.

شاید تنها ایراد آن قیمت خود ماژول Xbee باشد. در ازای آن، سرعتی تا 250 کیلوبیت در ثانیه، محدوده دید تا 90 متر (اصلاح Xbee PRO می تواند تا 1.2 کیلومتر برسد)، رمزگذاری، مصرف انرژی اقتصادی و توانایی انتقال داده ها (دو ماژول به صورت شفاف با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند) دریافت می کنیم. یکدیگر از طریق سوم).

مدتهاست که توجه شده است که اگر یک شرکت در مورد شبکه های بی سیم، اول از همه، به دلایلی، آنها وای فای را خیلی کمتر به یاد می آورند - در مورد بلوتوث. به عنوان مثال می توان به WiFly Shield توسط SparkFun (sparkfun.com/products/9954) و ماژول بلوتوث توسط Libellium (cooking-hacks.com/index.php/arduinobluetoothmodule-89.html) اشاره کرد. دومی در قالب Xbee است و با هر سپر انتقال Xbee کار خواهد کرد تنظیم نرم افزاراز آردوینو شبیه دیالوگ با مودم است - از طریق پورت سریال و دستورات AT. به هر حال، یک زمانی نسخه اصلی منتشر شد برد آردوینو BT (arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardBluetooth) که رابط USB نداشت، اما برنامه ریزی شده بود و از طریق بلوتوث به کامپیوتر متصل می شد. توزیع گسترده ای دریافت نکرد - شاید به دلیل افزایش قیمت.

برای تبادل داده از طریق GSM معمولا از تلفن همراهی استفاده می شود که می تواند روی پورت سریال در سطوح TTL کار کند.
اما اکنون تعداد آنها کمتر و کمتر شده است - آنها با USB جایگزین می شوند که برای کار کردن با آن نیاز به میزبانی (و نه دستگاهی که آردوینو است) دارید. اما، خوشبختانه، تولیدکنندگان مدت‌هاست که ماژول‌های GSM تمام شده را تولید می‌کنند، که باید به آن بپیچید. آنتن خارجیو یک کانکتور سیم کارت لازم نیست به دنبال مثال دوری بگردید - ماژول GPRS چهارباند لیبلیوم برای آردوینو (goo.gl/KueFH)، که بر اساس مودم SAGEM GPRS است.
یکی از ویژگی های این مدل خاص این است که ماژول GRPS قابل جابجایی است و شما می توانید نه تنها داده ها را انتقال دهید - خروجی به یک بلندگوی خارجی سیمی است.

سپرهای مختلف

به طور خلاصه، می توانیم با اطمینان بگوییم که راه حل های تقریباً همه مشکلات معمولی مدت هاست که به شکل سپر وجود داشته است. اما فکر نکنید که همه چیز به اینجا ختم می شود. در اینجا چند نمونه آورده شده است: برد سنسور تشعشع لیبلیوم (شمارگر گایگر).

سپر خودت را انجام بده

به عنوان مثال، اجازه دهید محافظ LCD خودمان را ایجاد کنیم. نمودار اتصال ال سی دی الفبایی عددی محبوب 1602 در کنترلر HD44780 در دو نسخه موجود است - یک گذرگاه هشت بیتی یا یک چهار بیتی. وقت آن است که استراتژی ساخت سپر آردوینو را کشف کنید: هیچ وقت پین های زیادی وجود ندارد! ما سعی می کنیم از آنها به حداقل ممکن استفاده کنیم و بنابراین یک طرح چهار بیتی را انتخاب می کنیم (برای خوشحالی ما، پشتیبانی از چنین طرحی در کیت توزیع ArduinoIDE در قالب کتابخانه LiquidCrystal گنجانده شده است).

برای ساختن سپر خود از یک خالی مخصوص استفاده می کنیم - یک پروتوشیلد، که یک تخته نان با چند زواید است. مهم ترین مقدار آن، فاصله صحیح سوراخ های پین برای اتصال کامل با آردوینو است. اتفاقاً همه بلوک‌های پین روی شبکه‌ای با گام 2.54 میلی‌متر قرار دارند، به جز یکی (اگر این واقعیت آزاردهنده نباشد، می‌توان هر تکه‌ای از "نان تخته سوراخ‌دار" را برداشت و شاخه‌های اتصال PLS را به آن لحیم کرد. آی تی). این کار عمدا انجام شد تا گیرنده به دلیل غیبت، سپر را برعکس وارد نکند و شاهکار آینده را در جوانه بسوزاند.
توجه داشته باشید که مدار دارای یک مقاومت متغیر برای تنظیم کنتراست است. مهم است! اگر آن را فراموش کنید، با بقیه طرح و طرح درست، چیزی قابل مشاهده نخواهد بود. هر 10-20 کیلو اهم این کار را انجام می دهد، و به طور خاص در این محافظ اولیه از قبل ارائه شده است - اگرچه به ورودی آنالوگ 0 متصل است، بنابراین باید سیم های اضافی را لحیم کنید.

بیایید یک تکه از شانه پین ​​PLS را برداریم و آن را ابتدا به مخاطبین نمایشگر و سپس به محافظ لحیم کنیم. پس از آن، باید سیم نصب را بردارید و به نوبه خود، سیم ها را از صفحه نمایش به پین ​​های آردوینو بر اساس نمودار جدا کرده و لحیم کنید - خوشبختانه، این ساده است. من به طور مستقیم موفق شدم بیشتر آن را زیر نمایشگر پنهان کنم.

بیایید نتیجه را روی آردوینو قرار دهیم و اولین طرح آزمایشی را از دایرکتوری LiquidCrystal بارگذاری کنیم. چیزی روی صفحه نمایش نیست؟ یا یک دسته مربع سیاه؟ فرقی نمی کند، وقت آن است که دستکاری کنیم مقاومت متغیرمن مطمئن هستم که چیزی وجود خواهد داشت! در این مورد، می توانید نفس راحتی بکشید - اکنون اولین سپر ساخت خود را دارید. خوب، از آنجایی که او به دست آورده است - می توانید آن را در همان زمان روسی کنید. در یک زمان، من کتابخانه استاندارد را تغییر دادم تا کاراکترهای سیریلیک به درستی از UTF-8 به تولید کننده کاراکتر نمایش ترجمه شوند. جستجو کردن آخرین نسخهکتابخانه ها در github.com/mk90.