5 แนวคิดโครงการ Arduino

Arduino เป็นแผงวงจรไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ตั้งโปรแกรมได้ยอดนิยมซึ่งมีจุดเริ่มต้นประมาณปี 2548 อิงจากชิป ATmega ของ Atmel เป็นแพลตฟอร์มต้นทุนต่ำสำหรับสร้างวงจรควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ที่หลากหลาย การเขียนโปรแกรมและการใช้ Arduino นั้นค่อนข้างง่าย ทำให้น่าสนใจสำหรับนักเรียนและนักทำงานอดิเรก รวมถึงวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ บอร์ด Arduino มีหัวพินมาตรฐาน 2.54 มม. ช่วยให้เชื่อมต่อกับเขียงหั่นขนมและเครื่องมือสร้างต้นแบบอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ได้ง่าย ในฐานะไมโครคอนโทรลเลอร์ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการควบคุมไฟ เซ็นเซอร์ มอเตอร์ และอุปกรณ์อื่นๆ แบบเรียลไทม์ ชุมชนผู้ใช้และผู้จำหน่ายฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่เฟื่องฟูสนับสนุน Arduino ช่วยให้คุณจัดการกับโครงการต่างๆ ได้มากมาย

พีซีทั่วไปหรือแม้แต่สมาร์ทโฟนมีหน่วยความจำและพลังในการจำกัดจำนวนมากกว่า Arduino แต่อย่าปล่อยให้สิ่งนั้นทำให้คุณผิดหวัง Arduino เชี่ยวชาญในการทำซ้ำง่ายๆ เช่น การควบคุมความเร็วของมอเตอร์ มันจะไม่เรียกใช้แอพที่ซับซ้อนหลายตัวพร้อมกันด้วยกราฟิกสีความเร็วสูง เนื่องจากมุ่งเน้นที่แอปพลิเคชันการควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ ผู้สร้างจึงเลือกการออกแบบที่มีต้นทุนต่ำโดยใช้ส่วนประกอบเพียงไม่กี่ชิ้น

ด้วยตัวมันเอง บอร์ด Arduino ไม่ได้ช่วยอะไรมาก คุณต้องมีส่วนประกอบอื่นๆ สองสามอย่างที่บอร์ดสามารถเชื่อมต่อและดำเนินการได้ แม้ว่าคุณจะสามารถซื้อ Arduino แบบสแตนด์อโลนได้ แต่ร้านขายอุปกรณ์งานอดิเรกขายชุดอุปกรณ์พกพาที่ช่วยให้คุณเรียนรู้พื้นฐานของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ นอกจากบอร์ด Arduino เองแล้ว ชุดอุปกรณ์ที่ดียังมีเขียงหั่นขนมสำหรับสร้างต้นแบบ ตัวต้านทาน ไดโอดเปล่งแสง (LED) และส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ สายไฟและอะแดปเตอร์ AC "หูดที่ผนัง" 9V สำหรับจ่ายไฟ อาร์ดูโน ชุดอุปกรณ์ที่ดีกว่าจะมีคู่มือแนะนำเกี่ยวกับการสร้างวงจรและการเข้ารหัส

ในการเขียนโปรแกรม Arduino คุณต้องมีคอมพิวเตอร์ คุณสามารถใช้เครื่อง Windows PC, Mac หรือ Linux คุณต้องดาวน์โหลดสำเนาของ Arduino Interactive Development Environment (IDE) ซึ่งเป็นโปรแกรมแก้ไขข้อความที่คุณใช้เขียนโค้ด Arduino IDE เป็นโปรแกรมโอเพ่นซอร์สที่ไม่มีค่าใช้จ่าย

หนึ่งในโปรเจ็กต์ Arduino ที่ง่ายและสะดวกที่สุดคือไฟกะพริบ LED ในโปรเจ็กต์นี้ คุณใช้ Arduino เพื่อเปิดและปิดไฟแสดงสถานะ LED มาตรฐานในรอบที่ทำซ้ำตราบเท่าที่ไมโครคอนโทรลเลอร์ยังคงเปิดอยู่ คุณเสียบขั้วบวกของ LED เข้ากับหนึ่งในเอาต์พุตดิจิตอลของ Arduino และแคโทดเข้ากับการเชื่อมต่อกราวด์ของ Arduino โดยทั่วไปแล้ว คุณใช้ LED ที่มีตัวต้านทานจำกัดกระแส แต่คุณสามารถใช้ LED "เปล่า" ได้ บอร์ด Arduino จ่ายกระแสไฟเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่ไม่สามารถทอด LED ได้ โครงการง่ายๆ นี้จะช่วยให้คุณคุ้นเคยกับ Arduino IDE การอัปโหลดโปรแกรมไปยัง Arduino ด้วยสาย USB และพื้นฐานของการเข้ารหัส ความสำเร็จของการเห็นแสงกะพริบช่วยเพิ่มความมั่นใจให้กับโครงการที่ท้าทายยิ่งขึ้น

แม้ว่า Arduino จะสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องใช้เซ็นเซอร์ก็ตาม เช่นเดียวกับในโปรเจ็กต์ไฟกระพริบ แต่จะมีประโยชน์มากกว่าเมื่อทำงานกับข้อมูลจากโลกแห่งความเป็นจริง สวิตช์ปุ่มกดแบบชั่วขณะเป็นหนึ่งในวิธีที่ง่ายที่สุดในการควบคุม Arduino อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง คุณต้องเชื่อมต่อตัวต้านทาน 10K ohm กับสวิตช์ในรูปแบบ "ดึงลง" ต่อตัวต้านทานตัวใดตัวหนึ่งไปยังพิน 5 โวลต์ที่เป็นบวกของ Arduino และตัวต้านทานอีกตัวหนึ่งจะนำไปสู่พินดิจิตอลที่คุณต้องการควบคุม ต่อด้านหนึ่งของสวิตช์เข้ากับพินดิจิทัลเดียวกัน และอีกด้านหนึ่งของสวิตช์ไปที่พินกราวด์ของ Arduino ตัวต้านทานแบบดึงลงจะบังคับให้พินดิจิทัลมีแรงดันไฟฟ้าสูงหรือต่ำ ดังนั้นจึงไม่ "ลอย" ที่ค่าที่คลุมเครือในระหว่างนั้น ในโค้ดโปรแกรมของคุณ ให้ใช้คำสั่ง digitalRead() เพื่ออ่านค่าของสวิตช์ ใช้หมุดดิจิทัลอื่นเพื่อกะพริบ LED หรือดำเนินการอื่นเมื่อคุณกดสวิตช์

นอกจากสวิตช์แล้ว เซ็นเซอร์ที่ง่ายกว่าบางตัวสำหรับ Arduino ยังรวมถึงเซ็นเซอร์สำหรับแสง อุณหภูมิ และสนามแม่เหล็ก ตัวต้านทานผันแปรเป็นอีกวิธีหนึ่งในการควบคุม Arduino บอร์ดมีชุดพินอินพุทแบบอะนาล็อกที่ให้คุณควบคุม Arduino ด้วยสัญญาณที่แตกต่างกันอย่างต่อเนื่อง นอกเหนือจากลักษณะการเปิด-ปิดของพินดิจิทัล

พินเอาต์พุตดิจิตอลของ Arduino สามารถขับลำโพงขนาดเล็กเท่าฝ่ามือได้ ด้วยการตั้งค่าพินดิจิตอลเป็นค่าสูงและต่ำที่อัตราเสียง (ประมาณร้อยครั้งต่อวินาที) โปรแกรมของคุณจึงสามารถสร้างโทนเสียงในลำโพงได้ ในการสร้างสัญญาณเสียง ให้สร้างการวนซ้ำที่ตั้งค่าพินให้สูง หน่วงเวลา 5 มิลลิวินาที จากนั้นตั้งค่าพินให้ต่ำและทำการหน่วงเวลาอีก 5 มิลลิวินาที ด้วยรอบเวลารวม 10 มิลลิวินาที ลำโพงจะสร้างเสียงที่ 100 เฮิรตซ์ ด้วยการเขียนโปรแกรมที่เหมาะสม คุณสามารถสร้างสเกลดนตรีและเล่นเพลงได้ ด้วยโปรแกรมต่างๆ คุณสามารถสร้างเสียงกริ่งหรือไซเรนได้

Arduino IDE ที่ทำงานบนคอมพิวเตอร์ของคุณมีหน้าต่างมอนิเตอร์แบบอนุกรมที่รับและแสดงข้อมูลจากไมโครคอนโทรลเลอร์ สำหรับโปรแกรมที่ซับซ้อนมากขึ้น จอภาพแบบอนุกรมสามารถช่วยชีวิตได้ เนื่องจากคุณสามารถแสดงค่าของโปรแกรมเพื่อติดตามจุดบกพร่องของโปรแกรมได้ โปรแกรมง่ายๆ ที่ส่งข้อมูลไปยังจอภาพแบบอนุกรมจะช่วยให้คุณคุ้นเคยกับคุณลักษณะที่สำคัญนี้