Крутые проекты на arduino. Составление проекта на Arduino. Arduino UNO: порты ввода вывода, питание

Большинство электронщиков предпочитают строить свои проекты на основе микроконтроллера , о которой и мы писали уже несколько раз. В статье далее мы рассмотрим простые конструкции электронных устройств для начинающих и самые необычные проекты, в основе которых лежит упомянутый микроконтроллер.

Для начала стоит познакомиться с функционалом микропроцессора Ардуино уно, на котором строится большинство проектов, а также рассмотреть причины выбора данного приспособления. Ниже описаны факторы, по которым начинающему изобретателю стоит остановиться на Аrduino uno:

1. Довольно простой в использовании интерфейс. Понятно, где какой контакт, и к чему прикреплять соединительные провода.
2. Чип на плате подключается прямо к USB-порту. Преимущество этой установки заключается в том, что последовательная связь – это очень простой протокол, который проверен временем, а USB делает соединение с современными компьютерами очень удобным.
3. Легко найти центральную часть микроконтроллера, которая представляет собой чип ATmega328. Он имеет больше аппаратных функций, таких как таймеры, внешние и внутренние прерывания, пины PWM и несколько режимов ожидания.
4. Устройство с открытым исходным кодом, поэтому большое количество радиолюбителей могут исправить баги и неполадки в программном обеспечении. Это облегчает отладку проектов.
5. Тактовая частота равна 16 МГц, что достаточно быстро для большинства приложений и не ускоряет работу микроконтроллера.
6. Очень удобно управлять мощностью внутри него, и она имеет функцию встроенного регулирования напряжения. Также микроконтроллер можно отключить от USB-порта без внешнего источника питания. Можно подключить внешний источник питания до 12 В. Причем микропроцессор сам определит нужное напряжение.
7. Наличие 13 цифровых контактов и 6 аналоговых контактов. Эти пины позволяют подключать оборудование к плате Arduino uno со стороннего носителя. Контакты используются в качестве ключа для расширения вычислительной способности Arduino uno в реальном мире. Просто подключите свои электронные устройства и датчики к разъемам, которые соответствуют каждому из этих контактов.
8. Имеется в наличии разъем ICSP для обхода USB-порта и сопряжения с Arduino напрямую в качестве последовательного устройства. Этот порт необходим, чтобы перезагрузить чип, если он поврежден и больше не может использоваться на вашем компьютере.
9. Наличие 32 КБ флэш-памяти для хранения кода разработчика.
10. Светодиод на плате подключается к цифровому контакту 13 для быстрой отладки кода и упрощения этого процесса.
11. Наконец, у него есть кнопка для сброса программы на чипе.

Arduino был создан в 2005 году двумя итальянскими инженерами – Дэвидом Куартиллесом и Массимо Банзи с целью, чтобы ученики научились программировать микроконтроллер Arduino uno и улучшить свои навыки в области электроники и использовать их в реальном мире.

Arduino uno может воспринимать окружающую среду, получая вход от различных датчиков, и способен влиять на окружающую среду, и другие исполнительные механизмы. Микроконтроллер запрограммирован с использованием языка программирования Arduino (на основе проводки) и среды разработки Arduino (на основе обработки).

Теперь переходим непосредственно к проектам на Аrduino uno.

Самый простой проект для начинающих

Рассмотрим несколько простых и интересных проектов Ардуино uno, которые под силу сделать даже новичкам в этом деле - система сигнализации.

Мы уже делали урок по этому проекту - . Вкратце о то, что делается и как.

В этом проекте используется датчик движения для обнаружения движений и излучений высокого тона, а также визуальный дисплей, состоящий из мигающих светодиодных индикаторов. Сам проект познакомит вас с несколькими дополнениями, которые входят в комплект для начинающих Arduino, а также нюансами использования NewPing.

Он является библиотекой Arduino, которая помогает вам контролировать и тестировать ваш датчик расстояния сонара. Хотя это не совсем целая защита дома, она предлагает идеальное решение для защиты небольших помещений, таких как спальни и ванные комнаты.

Для этого проекта вам понадобятся :

1. Ультразвуковой датчик «пинг» – HC-SR04.
2. Пьезо-зуммер.
3. Светодиодная лента.
4. Автомобильное освещение посредством ленты RGB. В этом руководстве по проекту Arduino вы узнаете, как сделать внутреннее освещение автомобиля RGB, используя плату Arduino uno.

Многим автолюбителям нравится добавлять дополнительные огни или модернизировать внутренние лампочки до светодиодов, однако на платформе Arduino вы можете наслаждаться большим контролем и детализацией, управляя мощными светодиодами и световыми полосками.

Вы можете изменить цвет освещения с помощью устройства Android (телефон или планшет) с помощью приложения «Bluetooth RGB Controller » (Dev Next Prototypes), которое вы можете бесплатно загрузить с Android Play Store. Также вы можете найти схему электронной EasyEDA или заказать свою собственную схему на основе Arduino на печатной плате.

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

4. Ультразвуковой датчик расстояния . В этом проекте используется популярный , 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.

Сегодня речи пойдет про светофор на на DigiSpark и адресных светодиодах WS2812 . Это вторая версия светофора . Про первую я рассказывал вот тут . Первая версия получилась достаточно удобная и состояла из меньшего количество деталей. Почему я решил сделать вторую версию? Дело в том, что бокс под батарейки которые, я использовал в первой версии светофора на Arduino , очень подорожал. Некоторые продавцы продают его за 5 долларов на . Дороже всей остальной электроники. Поэтому я решил поменять бокс на более дешевый. А раз пришлось переделывать корпус. Принял решение изменить и размер самого светофора и сделать его больше первой версии. Также в ножку светофора добавил металлический стержень для увеличения жесткости.

Часы-будильник на Arduino. Корпус сделан из конструктора LEGO. LEGO Arduino

Пришел у меня 5 летний ребенок из садика и сказал, что ему задали сделать проект умные устройства в доме. Корпус можно сделать из любого подручного конструктора. Можно сделать из LEGO конструктора. Немного поразмыслив решили мы с сыном сделать часы-будильник на Digispark и 7 сегментном индикаторе на TM1637 с часами реального времени DS3231 .

Новые Arduino проекты и Проекты сделанные на ЧПУ станке

Вот и закончилось лета. И времени на разработку проектов на Arduino становиться больше. И сегодня я планирую рассказать о своих новых проектах которые я делаю на Ардуино и своем самодельном ЧПУ станке . Проекты еще в стадии разработки и не имеют конечного готового вида. Но все же я решил рассказать о них, чтобы услышит сторонне мнение.

Светофор на Digispark и адресных светодиодах WS2812 - Ардуино светофор

В предыдущей статье: «» я уже рассказывал про разработку светофора и о том что у меня не получилось сделать его полностью функциональным и работоспособным. Спустя пару недель я доработал его и теперь готов представить самодельный светофор на Ардуино и адресных светодиодах WS2812 .

Все заготовки для корпуса выпилил на своем самодельном ЧПУ станке .

Неудачные проекты Arduino светильников и светофора

Любая разработка приводит к неудачным и промежуточным моделям. Которые не удовлетворяют всем потребностям и ожиданием.

Arduino/Genuino UNO — это флагманская плата для разработки собственных проектов, построения простых систем автоматики и робототехники на базе микроконтроллера ATmega328 с бесплатным программным обеспечением и открытой архитектурой. Arduino UNO R3 является сегодня самой популярной платформой для начинающих изобретателей, любителей мастерить своими руками, студентов и школьников.

Arduino UNO: распиновка платы

Что такое Arduino UNO CH340 мы уже рассказывали, поэтому перейдем сразу к характеристикам и описанию платы Ардуино УНО. Распиновка и принципиальная схема платформы представлена на фото далее. Как мы уже говорили, вся линейка плат имеет полностью открытую архитектуру системы, что позволяет любому стороннему производителю копировать и модернизировать платы Arduino Genuino UNO.

Arduino UNO распиновка платы на русском, ICSP

UNO является лучшим вариантом для знакомства с микроконтроллерами. Плата имеет удобный размер и все необходимое для начала работы: 14 цифровых входов/выходов (6 портов могут работать в режиме ШИМ), 6 аналоговых входов для датчиков, разъем USB для программирования и разъем питания Arduino UNO от блока питания или кроны. Но главное — это огромное множество уроков и инструкций в Интернете.

Характеристики платы Arduino UNO

• Микроконтроллер: ATmega328
• Тактовая частота: 16 МГц
• Напряжение логических уровней: 5 В
• Входное напряжение питания: 7–12 В
• Портов ввода-вывода общего назначения: 20
• Максимальный ток с порта ввода-вывода: 40 мА
• Максимальный выходной ток порта 3.3 В: 50 мА
• Максимальный выходной ток порта 5 В: 800 мА
• Портов с поддержкой ШИМ: 6
• Портов, подключённых к АЦП: 6
• Разрядность АЦП: 10 бит
• Flash-память: 32 КБ
• EEPROM-память: 1 КБ
• Оперативная память: 2 КБ
• Габариты: 69×53 мм

Arduino UNO: схема электрическая

Arduino UNO: порты ввода вывода, питание

Рабочее напряжение - 5 В при подключении через USB с любых устройств (компьютер, ноутбук, зарядка от смартфона и т.д.). При одновременном подключении внешнего адаптера (аккумулятора, кроны, блока питания), питание автоматически переключается, но плату можно по-прежнему программировать через компьютер. Рекомендуемое питание Arduino Uno от батареек или аккумулятора от 7 до 12 В.

Arduino UNO: питание от внешнего источника

5V – на пин Ардуино подает 5В, его можно использовать для питания устройств
3.3V – на пин подается напряжение 3.3В от внутреннего стабилизатора
GND – вывод земли
VIN – пин для подачи внешнего напряжения
IREF – пин для информирования о рабочем напряжении платы

Можно питание на микроконтроллер подать через порт VIN с помощью проводов. «Плюс» от внешнего источника подается на порт VIN, а «Минус» на GND (заземление). Подача внешнего напряжения 5 Вольт на пин 5V не допустимо, так как питание Genuino Arduino Uno обходит стороной стабилизатор, что может привести к поломке. Все цифровые порты на плате выдают стабилизированное напряжение в 5 Вольт.

Arduino UNO: прошивка, память

Программирование платы происходит в бесплатной среде Arduino IDE на русском , которую можно скачать на официальном сайте. Для подключения устройств и модулей используются коннекторы («папа-папа» и «папа-мама»), которые подключаются к портам Ардуино. Чтобы начать работать с платформой, перейдите в раздел Arduino uno r3 «Уроки для начинающих » , где представлены подробные инструкции с примерами.

Плата поддерживает три типа памяти:

Flash – память объемом 32 кБ, используется для хранения программы. Когда контроллер прошивается скетчем через USB, он записывается именно во Flash – память. Чтобы очистить память Arduino UNO следует загрузить пустой скетч.

SRAM память — это оперативная память Ардуино объемом 2 кБ. Здесь хранятся переменные и объекты, создаваемые в скетче. SRAM память энерго-зависимая, при отключении источника питания от платы, все данные удалятся.

EEPROM — это энергонезависимая память объемом 1кБ. Сюда можно записывать данные, которые при выключении питания не исчезнут. Минус EEPROM в ограничении циклов перезаписи — 100 000 раз по утверждениям производителя.

Описание Ардуино УНО на русском

Рекомендуем вам ознакомиться с другими платами из линейки Arduino-Genuino, например, аналог самой популярной платы UNO — RobotDyn UNO R3 от китайского производителя. Плата по своим характеристикам ничем не уступает официальному производителю, но при этом имеет более демократичную цену и ряд преимуществ. Таких как, более удобный USB-разъем и большее количество аналоговых входов.

Arduino - это маленькое электронное устройство, состоящее из одной печатной платы, которое способно управлять разными датчиками, электродвигателями, освещением, передавать и принимать данные… Arduino - это целое семейство устройств разных размеров и возможностей. А также это целый зоопарк клонов Ардуино и мир ардуино-совместимых устройств. Но давайте обо всём по порядку.

1 «Мозг» Arduino

«Мозг» Arduino - это микроконтроллер семейства Atmega . Микроконтроллер представляет из себя микропроцессор с памятью и различными периферийными устройствами, реализованный на одной микросхеме. Фактически это однокристальный микрокомпьютер, который способен выполнять относительно простые задачи. Разные модели из семейства Arduino оснащены разными микроконтроллерами.

Atmega328 - мозг Arduino UNO

На фото микроконтроллер Atmega328 . Такие микроконтроллеры стоят на Arduino UNO и Arduino Nano (но в другом корпусе).

2 «Руки» Arduino

Но какой толк от мозга, если он не имеет рук? Руками в данном случае служат электрические выводы , размещённые по периметру платы Arduino. Есть платы с большим количеством выводов, есть с меньшим. Например, самая большая плата в семействе Ардуино - Arduino Mega - имеет более 70 независимых выводов, а самая маленькая - Arduino Pro Mini - всего 22 вывода.

На фотографии показаны в сравнении Arduino Mega и Arduino Pro Mini. Представляете, что мог бы делать человек, имея столько рук, сколько Arduino Mega - выводов?

3 Цифровые и аналоговые выводы

Не все выводы у Arduino одинаковые. Есть выводы цифровые , а есть аналоговые . Принципиальная разница между ними в том, что на цифровых выводах может быть только два значения: либо логическая "1" (TRUE, от 3 до 5 вольт), либо логический "0" (FALSE, от 0 до 1,5 вольт), а на аналоговых выводах диапазон от логической "1" до "0" поделён на множество мелких участков.

Зачем это нужно? Давайте рассмотрим такой наглядный пример. Если подключить к цифровому выводу Arduino светодиод и подать на вывод логическую "1", то светодиод загорится с максимальной яркостью; если подать "0" - светодиод погаснет. Никаких промежуточных вариантов нет. Если светодиод подключить к аналоговому выводу, то яркостью светодиода можно управлять плавно. На практике к аналоговым выводам чаще всего подключаются какие-либо аналоговые датчики.

4 Чем может управлять Arduino

В итоге такое количество «рук» у Arduino позволяет подключать к нему огромное количество различных периферийных устройств. Среди них, например:

• кнопки, герконы и джойстики,
• светодиоды и фотодиоды,
• микрофоны и динамики,
• электродвигатели и сервоприводы,
• ЖК дисплеи,
• считыватели радиометок (RFID и NFC),
• bluetooth, WiFi и Ethernet модули,
• считыватели SD карт,
• радиоприёмники и радиопередатчики,
• GPS и GSM модули…

А также десятки различных датчиков:

• освещённости,
• магнитного поля,
• ультразвуковые и лазерные дальномеры,
• гироскопы и акселерометры,
• датчики дыма и состава воздуха,
• датчики давления, температуры и влажности…

И ещё многое, многое другое

Всё это превращает Arduino в универсальное ядро системы, которое может быть сконфигурировано совершенно разнообразными способами. Хотите сделать радиоуправляемую кормушку для питомца? Пожалуйста! Хотите чтобы при начале дождя у вас на лоджии закрывалось окно? Пожалуйста! Хотите управлять яркостью освещения в комнате со смартфона? Запросто! Хотите получать уведомления на e-mail, если почва комнатных растений стала слишком сухой? И это можно!

На фотографии показана лишь крохотная часть периферийных устройств, которые можно подключить к Arduino. На самом деле их гораздо, гораздо больше.

5 Общение с Arduino

Как же процессор узнаёт, что именно ему следует делать? Вы должны рассказать ему это. Написание сообщений для Arduino называется программирование . Существует язык для общения с микроконтроллером, упрощённый и адаптированный специально для Arduino. Освоить этот язык совсем не сложно при желании и определённой настойчивости, даже если вы никогда раньше не программировали.

И для упрощения этого процесса разработана специальная программная среда - Arduino IDE . В её состав включены десятки примеров хороших, работающих программ. Изучив их, вы очень быстро многое узнаете о языке общения с Arduino.

Arduino позволит вашим программам выйти из виртуального мира в мир реальный. Вы сможете увидеть, как написанные вами программы заставляют мигать светодиод или вращать вал двигателя, а затем делать и более сложные и полезные вещи. Arduino позволит вам узнать много нового и интересного и в электронике, и в программировании. В итоге это может послужить вам отличным хобби, увлекательным занятием с детьми, замечательным и полезным времяпровождением.

Вы можете заказать Arduino и множество разнообразных датчиков для него в китайском онлайн-магазине Али-Экспресс . Здесь цены ниже, но доставка занимает время от 3 недель до 1,5 месяцев. Можно заказать Arduino в магазине электроники Voltiq.ru . Здесь цены чуть выше, чем в китайских интернет-магазинах, но не придётся ждать целый месяц. Ещё один хороший магазин электроники и робототехники - FastNVR.ru .

Ну и напоследок, посмотрите, какие разные и замечательные проекты можно воплотить с помощью Ардуино!

Доброго времени суток, уважаемые читатели и пользователи лучшего портала Трешбокс! Ни для кого не секрет, что на созданных своими руками вещах можно неплохо заработать. Если идея действительно интересная, то на ее основе можно создать собственный бизнес. Использование Arduino в этой области является очень удобным решением, ведь Arduino не запрещена для использования в коммерческих целях. О пяти интересных бизнес-идеях мы сегодня с вами поговорим.

Как это реализовать?

Компоненты для реализации идеи удобнее всего закупать на AliExpress. Там же можно найти различные корпуса. В нашем случае, корпус необходим, чтобы наше творение приобрело товарный вид.

Делать бизнес на Arduino очень выгодно, так как скетч вам нужно писать только один раз. В следующие копии вы просто «заливаете» уже готовый. Сами идеи смотрите ниже.

Автоматическое управление температурой дома

По порядку: Arduino Nano, Arduino Uno и NRF24L01

Я не хотел называть этот пункт как «умный» дом, ведь эта идея заключается только в управлении температурой. Я бы реализовал эту идею с помощью нескольких Arduino Nano и одной Arduino Mega/Uno. Связь между ними будет осуществляться с помощью модуля радиосвязи NRF24L01. Этот модуль позволяет связывать между собой до шести Arduino.

Arduino Nano будет заключена в небольшой корпус вместе датчиком температуры и влажности DHT22, модулем радиосвязи NRF24L01 и источником питания - батарейкой, например. Несколько таких маленьких коробочек будут размещены по всему дому.

DHT2 и текстовый LCD дисплей

Данные с Arduino Nano будут приниматься «базой», которой является Arduino Uno или Mega, заключенная в большой корпус вместе с NRF24L01 (в качестве приемника), текстовым LCD-дисплеем и источником питания (батарейка). Все это будет находиться возле системы отопления. «База» сможет принимать и обрабатывать данные о температуре и в зависимости от значения этих данных, будет посылаться команда системе отопления - повысить или понизить температуру.

«Умная» теплица

Пример готового решения.

Ни для кого не секрет, что управление собственной теплицей требует много внимания: вовремя открывать и закрывать двери, следить за влажностью почвы, а также следить за ростом посаженых там культур. Все это можно автоматизировать с использованием Arduino.

По порядку: Arduino Mega, DHT22 и текстовый LCD дисплей.

Одна Arduino способна контролировать температуру теплицы (с помощью того же датчика DHT22), выводить нужную информацию на LCD дисплей, подавать команду на открытие крана для подачи воды, а также управлять моторами для открытия и закрытия дверей.

ЧПУ станок

По порядку: Arduino Mega, L298N и шаговый двигатель.

Сюда же можно отнести и 3D принтеры. В интернете есть множество способов сделать ЧПУ станок на базе Arduino. Не все из них рабочие, но хорошие варианты точно найдутся. Из «железа» вам потребуется Arduino, желательно Mega, а также драйвер двигателей L298N и, естественно, сами двигатели. Все остальное - это рама и программный код. Должен заметить, что это одна из самых сложных идей в плане реализации.

Роботы

Пример готового решения.

Несомненно, роботы очень нравятся детям, особенно те, которыми они сами могут управлять. С помощью Arduino, роботов можно сделать даже из подручных материалов. Когда-то я рассматривал идею сделать робота в корпусе от пылесоса, который был очень похож на астромеханического дроида из «Звездных войн».

По порядку: HC-SR04, L293D, HC-06 и NRF24L01

Ультразвуковой дальномер HC-SR04 может определять расстояние до препятствий, чтобы в последствии их обогнуть. Драйвер двигателей L293D, который используется как плата расширения, способен управлять сразу четырьмя двигателями и тремя сервоприводами. В плане связи, мы не сильно ограничены. Можно использовать bluetooth-модуль HC-06, что позволит управлять вашим детищем со смартфона, но не может похвастаться хорошей дальностью связи, что не скажешь о уже известном модуле радиосвязи NRF24L01. Однако, тогда у вас пропадет возможность управления со смартфона.

Аккумуляторы 18650

В качестве источника питания можно использовать аккумуляторы формата 18650, параллельно соединенные для увеличения общей емкости.

Итог

К сожалению, это все идеи, которые мне удалось найти. Уверен, если вы заинтересуетесь какой-то идеей, вы сможете найти много информации на эту тему в интернете.
Сразу хочу сказать, что я не включал в этот список квадракоптеры и другие летательные аппараты ведь для них уже есть готовые платы управления. Скорее всего, Arduino бы просто не выдержала такую нагрузку.

В любом случае, надеюсь, вам было интересно. Напишите в комментариях, сталкивались вы с подобными идеями?