Yangi boshlanuvchilar uchun mikrokontrollerlar uchun qo'llanma: 10 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:26

Masofadan boshqarish pultlari, yo'riqnoma va robotlarning umumiyligi nimada? Mikrokontrollerlar! Hozirgi kunda yangi boshlanuvchilar uchun qulay bo'lgan mikrokontrollerlar noutbuk, USB kabeli va ba'zi ochiq (bepul) ochiq manbali dasturlar yordamida ishlatish va dasturlash oson. Voohoo !! Hamma loyihalar, mana keldik!

Qo'lga? 4324302* kabi turli xil mikrokontrolderlar bor va ularni boshlash juda qiyin bo'lishi mumkin, ayniqsa, agar siz elektronika bilan shug'ullanayotgan bo'lsangiz. Qayerdan boshlaysan ?!

Bu erda, bbies, menda chu bor. Siz qandaydir ajoyib elektron loyihalarni qurmoqchimisiz, dasturlash/texnikani o'rganishni xohlaysizmi yoki boshqalarga elektronika haqida o'rgatishni xohlaysizmi, bu o'quv qo'llanma sizning ehtiyojlaringiz, maqsadlaringiz va byudjetingizga qaysi mikrokontroller mos kelishini aniqlashga yordam beradi. Vajjaj! Qani boshladik!

O'qish vaqti: ~ 20 min

*Ok, ok, balki *unchalik emas *, lekin aniq bir necha o'nlab!

1 -qadam: kuting …. Mikrokontroller nima?

Balki siz bu so'zni ko'rgansiz va "wtf" kabi bo'lgansiz, lekin so'rashga o'zingizni qulay his qilmagansiz*. Hammasi yaxshi, bu erda qisqacha xulosa:

Mikrokontroller - bu bitta dasturni tsiklda bajaradigan "oddiy kompyuter". Ular bitta vazifani bajarish uchun mo'ljallangan.

Ushbu qo'llanmada biz mikrokontrollerga ulanishni va dasturlashni osonlashtiradigan taxtali mikrokontrolderlarga e'tibor qaratamiz.

Chiqib ketish taxtasida mikrokontroller pinlari bosilgan elektron kartaga ("tenglikni") lehimlanadi, PCBga sarlavhalar yoki boshqa ulagichlar qo'shiladi va mikrokontrollerni signallarni qabul qilishga tayyorlash uchun ba'zi asosiy dasturiy ta'minot yoki doimiy dasturlar yuklanadi.

*Savollar "soqov" yoki "n00by" bo'lsa ham har doim yaxshi, faqat xavfsiz joy toping - Instructables kabi!

2 -qadam: Raspberry Pi va mikrokontroller o'rtasidagi farq nima?

Raspberry Pi nafaqat kichkina va ajoyib, balki to'liq kompyuterdir!: D

Kompyuterlarda bir vaqtning o'zida ko'plab vazifalarni bajarish uchun ishlaydigan mikroprotsessorlar VA mikrokontrollerlar mavjud.

Mikroprotsessor - bu kompyuterda "og'ir yuk" ni bajaradigan narsa. U kompyuterning ishlashini ta'minlaydigan ko'rsatmalar va hisoblarni bajaradi. Mikroprosessorlar mikrokontrolderlarga qaraganda ancha tezroq, lekin ularga tashqi xotira, RAM, kirish/chiqish portlari va boshqalar kerak bo'ladi, mikrokontroller odatda o'z-o'zidan ishlaydi.

Kompyuterlar (kirish va chiqish, saqlash va qayta ishlashga ega) bir vaqtning o'zida bir nechta dasturlarni ishga tushirishi mumkin - siz Internetda bemalol yurishingiz, eski fotosuratlar bilan eslashingiz, qog'oz yozishingiz va bir vaqtning o'zida 1000 tagacha yorliq ochishingiz mumkin! Mikrokontroller … unchalik emas. Siz ulardan birini qila olasiz, lekin hammasini emas.

Raspberry Pi haqida ko'proq ma'lumot olish uchun ushbu qo'llanmaning oxirgi qismini ko'rib chiqing!

3 -qadam: Arduino (Uno)

Yangi boshlanuvchilar uchun sxemalarni yaxshi biladigan mustahkam, ochiq manbali mikrokontroller va dasturlash muhiti.

Tavsiya etilgan yosh: 12+ (bolalar dasturlash va algebra bilan qulay)

Qiyinchilik: O'rta

O'rtacha narx: ~ 35 dollar

Arduino uchun juda ko'p turli xil taxtalar mavjud. Bu Arduino Uno, yangi boshlanuvchilar uchun eng mos! Kattaroq, kichikroq, kiyiladigan va robototexnika kabi maxsus foydalanish uchun taxtalar mavjud.

Arduino platalari va dasturlash xaritalari bilan tanishish, informatika, muhandislik va dizayn sohasidagi loyihalar va karyeralarni yaxshi biladi.

Uskuna xususiyatlari

• Arduino Uno -da 14 ta raqamli kirish va chiqish ("kirish -chiqish") pinlari, 6 ta analog kirish -chiqish pinlari, 2 ta chiqish chiqishlari (3.3V va 5V) va 3 ta Ground (GND) pinlari mavjud.
• Quvvat manbai 5 dan 12 VDC gacha bo'lishi mumkin

• ICSP sarlavhalari sizga "qalqonlar" deb nomlangan turli xil qo'shimcha taxtalarni ulash imkonini beradi.

  Masalan, siz Arduino -ni tarmoqqa ulash uchun Wi -Fi qalqoni qo'shishingiz mumkin

Dasturlash tili: simlar (C ++ kombinatsiyasi/ishlov berish)

Loyiha namunasi: Harakat-reaktiv labirint o'yini!

Sotib olish/Qo'shimcha ma'lumot: Arduino veb -sayti

4 -qadam: Micro: Bit

Bolalar va hamkasblar uchun kodlash va uskuna bilan ishlay oladigan do'stona mikrokontroller.

Tavsiya etilgan yosh: 8+ (yoki bolalar sxemalar va oddiy asboblar bilan qulay)

Qiyinchilik: boshlovchi

O'rtacha narx: ~ 15 dollar

Micro: Bit - bu kodlashni o'rganishni boshlash, boshqalarga, xususan, boshlang'ich sinf o'quvchilariga, qanday kodlashni o'rgatish va oddiy va tezkor elektron prototiplarni yasashni boshlash uchun ajoyib vosita.

Micro: Bit - bu Microsoft va Bi -bi -si o'rtasidagi hamkorlik bo'lib, o'quv kompyuterlarini butun dunyo bo'ylab sinflarga olib kirish.

Uskuna xususiyatlari:

• Micro: Bit -da 3 ta raqamli va analog kirish -chiqish pinlari, 1 ta chiqish quvvati (3,3V) va 1 ta topraklama (GND) pinlari mavjud.
• Quvvat manbai mikro USB kabeli yoki batareya to'plami ulagichi orqali 3-5 VDC bo'lishi kerak.

• Bundan tashqari, ko'plab bortli kirish, chiqish va sensorlar mavjud!

  • 5x5 (25) LEDli matritsa
  • Ikki (2) tugma (A, B)
  • Radio uzatuvchi va qabul qiluvchi
  • Akselerometr
  • Kompas
  • Yorug'lik va harorat sensori
• Qo'shimcha kirish/chiqish pinlari uchun Micro: Bit -ni ajratib oling!

Dasturlash tili: Blok yoki Javascript (www. MakeCode.org); CircuitPython -dan ham foydalanish mumkin

Misol loyiha: Matnli xabarchi qo'g'irchog'i!

Sotib olish/Qo'shimcha ma'lumot: Micro: Bit veb -sayti

5 -qadam: O'yin maydonchasi ekspressi

Ko'p qirrali mikrokontroller bolalar va odamlar uchun juda yaxshi.

Eslatma: O'yin maydonchasi klassikasi ham mavjud - uskunalar deyarli bir xil, lekin bu taxta Arduino IDE dasturlashtirilgan.

Tavsiya etilgan yosh: 8+ (yoki bolalar sxemalar va oddiy asboblar bilan qulay)

Qiyinchilik: boshlovchi

O'rtacha narx: ~ 25 dollar

Circuit Playground Express yoki CPX - bu qanday kodlashni o'rganish, boshqalarga qanday kodlashni o'rgatish va yangi boshlanuvchilar uchun ham mutaxassislar uchun tezkor prototiplarni yaratish uchun foydali vosita.

Circuit Playground Express - bu Adafruit Industries tomonidan yaratilgan kuchli va ko'p qirrali mikrokontroller.

Uskuna xususiyatlari

• CPX -da 7 ta Raqamli/Analog Kirish va Chiqish ("I/U") uzuklari bor, ular ham sig'imli sensorli!

  • 1 "haqiqiy" analog kirish -chiqish uzuklari
  • 2 quvvat uzuk (3.3V)
  • 3 ta tuproqli (GND) pin
• Quvvat manbai mikro USB kabeli yoki batareya to'plami ulagichi orqali 3-5 VDC bo'lishi kerak.

• Shuningdek, bortli kirish, chiqish va datchiklar ham bor!

  • 10 ta mini neopiksel (har xil rangda bo'lishi mumkin)
  • 2 ta tugma (A, B)
  • 1 slaydni almashtirish

  • Infraqizil uzatuvchi va qabul qiluvchi

    Masofadan boshqarish kodlarini qabul qilish/uzatish, CPXlar o'rtasida xabar yuborish va masofa sensori vazifasini bajarishi mumkin

  • Akselerometr
  • Ovoz sensori va mini dinamik
  • Yorug'lik va harorat sensori

Dasturlash tili: Blok yoki Javascript (www. MakeCode.org); shuningdek, CircuitPython va Wiring (Arduino IDE) dan foydalanishlari mumkin.

Misol loyiha: Minecraft imo -ishora boshqaruvchisi!

Sotib olish/Qo'shimcha ma'lumot: Adafruit Industries

6 -qadam: Makey Makey

Interaktiv kirish mikrokontrolderi yosh bolalar va elektronika va kodlashni yangi bilganlar uchun, ayniqsa sxemalar va kodlarsiz texnologiya bilan o'ynashni istaganlar uchun juda mos keladi.

Tavsiya etilgan yosh: 5+ (yoki bolalar oddiy asboblar bilan qulay)

Qiyinchilik: boshlovchi

O'rtacha narx: ~ 50 dollar

Makey Makey - bu elektronika va texnologiyadagi birinchi katta qadam - dasturlash shart emas! Alligator kliplarini yostiqchalarga ulang, so'ngra klaviatura va sichqonchaning ma'lum tugmachalarini ishga tushirish uchun qo'llar, mevalar yoki metall buyumlar kabi o'tkazuvchan materiallarni ulang.

Makey Makey-bu Arduino-ga mos keladigan taxta, shuning uchun siz uni Arduino Integrated Development Environment ("IDE") yordamida qayta dasturlashingiz mumkin.

Uskuna xususiyatlari

• Makey Makey -ning old tomonida oltita (6) sig'imli sensorli prokladkalar mavjud:

  • To'rtta klaviatura o'q tugmachalarini boshqaradi,
  • Biri bo'sh joyni boshqaradi va
  • Ulardan biri sichqonchaning chap tugmachasini bosishni boshqaradi.

• Kengashning orqa tomonida qo'shimcha boshqaruv elementlari uchun pinlar joylashgan (shuningdek, sig'imli sensorli):

  • Harflarga mos keladigan oltita (6) pin,
  • O'qlarni ko'rsatadigan to'rtta (4) pin,
  • Sichqoncha tugmachalari bilan bog'langan ikkita (2) pin va
  • Bo'sh joy tugmachasini bog'laydigan bitta (1) pin.
  • Bundan tashqari, uchta (3) umumiy kirish -chiqish pinlari, 5V quvvat pimi va tuproqli pin mavjud.

Dasturlash tili: yangi boshlanuvchilar uchun qo'llanilmaydi; Scratch dasturlarini yoza oladi (blokli); simlarni qayta dasturlash mumkin (Arduino IDE)

Misol loyihalar

Boshlovchi: Qavat pianino

O'rta: interaktiv so'rov o'yini!

Sotib olish/Qo'shimcha ma'lumot: Makey Makey veb -sayti

7 -qadam: Boshqa umumiy kengashlar

Bitta o'quv qo'llanmasida juda ko'p mikrokontroller mavjud. Agar sizda o'ziga xos maxsus ehtiyoj bo'lsa, ehtimol buning uchun mikrokontroller bor (xuddi ilovalar kabi!). Qo'llanmada ko'rsatilmagan boshqa taxtalarni his qilish uchun SparkFun Electronics va Adafruit Industries inventarizatsiyasini o'rganing va/yoki bu sohadagi odamlardan so'rang!

Mana mening bir nechta sevimlilarim:

Foton zarrachalari

Arduino Nano -ga o'xshab, Photon - simsiz dasturlash mumkin bo'lgan WiFi -ga ulangan mikrokontroller. Eng oson sozlash (bepul) smartfon ilovasidan foydalanadi, lekin agar uni to'g'ridan -to'g'ri USB orqali Arduino*bilan deyarli bir xil tilda dasturlash mumkin bo'lsa.

Tavsiya etilgan yoshi: 12+ (yoki bolalar sxemalar va kodlashda qulay)

Qiyinchilik: O'rta

Narxi: ~ 20 dollar

Qo'shimcha ma'lumot olish va Photon sozlamalarini olish uchun bu erdagi Particle onlayn -do'koniga tashrif buyuring.

Dasturlash tili: simlar (ko'p yoki kamroq)

Loyiha namunasi

IoT sanoat miqyosi

*Ulanish - bu kodli ramka, shuning uchun Arduino kodining aksariyati o'zgarishsiz ishlaydi. Bundan tashqari, C/C ++ yoki ARM montajida ham yozishi mumkin

Adafruit HUZZAH ESP8266 Breakout

Juda kichik, juda arzon (va hozirda IoT* hamjamiyatida juda mashhur) WiFi mikrokontroller. Sizga FTDI yoki konsol kabeli kerak bo'ladi. Siz Arduino IDE -dan ushbu taxtani yoki NodeMCU -ning Lua tarjimonini dasturlash uchun foydalanishingiz mumkin.

Tavsiya etilgan yoshi: 14+ (yoki bolalar uchun qulay, apparat va dasturiy ta'minot)

Qiyinchilik: O'rta ++

Narxi: ~ 10 dollar

Qo'shimcha ma'lumot olish uchun HUZZAH Adafruit mahsuloti sahifasiga tashrif buyuring.

(SparkFun -da "ESP8266 Thing" shunga o'xshash taxtasi bor, uni bu erda ~ 15 dollarga topishingiz mumkin.)

Dasturlash tili: Lua (Python kabi) yoki simli aloqa (Arduino IDE)

*IoT "narsalar Interneti" degan ma'noni anglatadi, bu turli xil apparat qurilmalarini, masalan, datchiklar va maishiy elektrotexnika, Internetga ulash va boshqarishni bildiradi.

Adafruit Trinket M0

Kichkina, ammo kuchli mikrokontroller, bu kompyuter va mikrokontroller orasidagi chiziqlarni xiralashtiradi (ATSAMD21E18 32 bitli Cortex M0 protsessoriga ega). Uni Circuit Python yoki Arudino IDE dasturlash mumkin.

Tavsiya etilgan yoshi: 14+ (yoki bolalar uchun qulay, apparat va dasturiy ta'minot)

Qiyinchilik: O'rta

Narxi: ~ 9 dollar

Qo'shimcha ma'lumot uchun Trinket M0 uchun Adafruit mahsulot sahifasiga tashrif buyuring.

Dasturlash tili: CircuitPython yoki Wiring (Arduino IDE)

Arduino Zero ulanadigan mikrokontrolderlarnikiga o'xshash boshqa M0 platalari ham bor. Agar bu sizning xohishingizga yoki xohishingizga mos kelmasa, Adafruit va SparkFun veb -saytlarida qidiring!

8 -qadam: taqiladigan mikrokontroller

Bundan tashqari, kiyiladigan loyihalar uchun mo'ljallangan bir nechta mikrokontroller ham bor!

Bularning o'ziga xos xususiyati shundaki, ularni yuvish mumkin, shuning uchun siz ularni ajoyib loyihadan yirtib tashlashingiz shart emas (lekin batareyani chiqarib oling!).

Kiyinadigan mikrokontrolderlarda, shuningdek, o'tkazgichli ip bilan kiyim va tikuv sxemalarini tikishni osonlashtiradigan maxsus kirish -chiqish pinlari mavjud. Mana mening bir nechta sevimlilarim:

Adafruit FLORA

14 ta kirish va chiqish bilan dumaloq tikuvli mikrokontroller. Yuvish mumkin (lekin batareyani chiqarib oling).

Tavsiya etilgan yoshi: 12+ (yoki bolalar sxemalar va kodlashda qulay)

Qiyinchilik: O'rta

Narxi: $ 15

Dasturlash tili: simlar (Arduino IDE)

Qo'shimcha ma'lumot olish uchun Adafruit FLORA mahsulot sahifasiga tashrif buyuring.

Arduino Gemma

3 ta kirish va chiqishga ega kichik tikiladigan mikrokontroller. Yashirish, kichik narsalarga ulanish va zargarlik buyumlarini yaratish uchun juda mos keladi.

Tavsiya etilgan yosh: 12+

Qiyinchilik: O'rta

Narxi: ~ 5 dollar

Dasturlash tili: simlar (Arduino IDE)

Qo'shimcha ma'lumot olish uchun Arduino Gemma mahsulot sahifasiga tashrif buyuring.

Arduino Lilypad

14 ta kirish va chiqishga ega dumaloq tikuvli mikrokontroller.

Tavsiya etilgan yosh: 12+

Qiyinchilik: O'rta

Narxi: ~ 25 dollar

Dasturlash tili: simlar (Arduino IDE)

Qo'shimcha ma'lumot olish uchun Lilypad uchun SparkFun mahsulot sahifasiga tashrif buyuring.

9 -qadam: Raspberry Pi 3

Raspberry Pi yoki qisqacha Pi-bu kredit karta o'lchamidagi kompyuter* bo'lib, u Linuxning maxsus versiyasida ishlaydi va uni apparatni boshqarish uchun dasturlash mumkin.

Tavsiya etilgan yosh: 12+Yoki bolalar kodlash va algebra bilan qulay

Qiyinchilik: O'rta (kompyuter kabi oson)

O'rtacha narx: ~ 35 dollar

Raspberry Pi kompyuteri yoki qisqasi Pi "standart" kompyuter sifatida yoki har xil apparat loyihalarini boshqaruvchi sifatida ishlatilishi mumkin. Bu bolalar uchun kod yozishni o'rganadigan va ishlatadigan ajoyib birinchi kompyuter va uskuna mutaxassislari robotlardan 3D -printerlargacha uy avtomatlashtirish tizimlariga qadar har xil elektron loyihalarni qurishda keng qo'llaniladi!

Raspberry Pi elektronikani yaratish uslubimizni o'zgartirdi! Bir nechta turli xil versiyalar mavjud, ularning eng yangisi - Raspberry Pi 3 va Pi Zero, Pi 3 -ning atigi 10 dollarlik miniatyura versiyasi.

Uskuna haqida umumiy ma'lumot

• Tavsiya etilgan operatsion tizim ("OS") - bu Linuxning Raspbian deb nomlangan maxsus versiyasi.

• Pi 40 ta umumiy maqsadli kirish va chiqish piniga ega ("GPIO").

  • 26 ta raqamli kirish -chiqish pinlari (analog -kirishsiz)
  • 4 ta chiqish pinlari (ikkita 3.3V va ikkita 5V)
  • 8 ta er (GND) pinlari
  • 2 ta maxsus pin (I2C ID EEPROM, faqat ilg'or foydalanish uchun)

• Pi shuningdek, eng standart kompyuter xususiyatlariga ega:

  • 4 ta USB port
  • 1 chekilgan port
  • 1 ta HDMI port
  • 1 audio raz'em
  • 1 kamera moduli porti

Dasturlash tili (GPIO pinlari uchun): Python yoki C ++

Bu to'liq kompyuter bo'lgani uchun siz xohlagan tilda dasturlashingiz mumkin, shu jumladan boshqa mikrokontrollerlarni dasturlash!

Misol loyihalar

IoT uy hayvonlari uchun monitor!

Ta'sir kuch monitor

Xarid qilish/Qo'shimcha ma'lumot: Raspberry Pi Foundation

*Pi standart mikrokontrollerga o'xshab ishlatilishi mumkin, shuningdek mikrokontrollerlarni boshqarishi mumkin! Asosan, Pi juda ajoyib va men uni texnik jihatdan kompyuter bo'lsa ham qo'shishim kerak:)

10 -qadam: Yakuniy fikrlar

Agar siz endigina boshlayotgan bo'lsangiz va har xil loyihalarni qurmoqchi bo'lsangiz, Circuit Playground Express -ni tavsiya qilaman. Ishga tushish juda oson va bortda gadjetlar bor.

Agar siz kompyuter tarmog'i, sun'iy intellekt yoki Internetga ulanish (masalan, "Aqlli uy" yaratish) bilan juda qiziqsangiz, men Raspberry Pi ni taklif qilaman.

Agar siz mustahkam, barqaror va ishonchli taxtadan turli xil loyihalarni qurishni xohlasangiz, Arduino -ga o'ting.

Agar siz hali ham qaerdan boshlashni bilmasangiz va umuman qo'rqitadigan bo'lsangiz, Micro: Bit -dan boshlang - bu atigi 15 dollar va unda o'ynash uchun juda ko'p qiziqarli narsalar bor. Bundan tashqari, agar siz do'stingizga sovg'a olsangiz, lil xabarlarini oldinga va orqaga yuborishingiz mumkin:)

Sizga beradigan eng yaxshi maslahat - bu sizga yoqadigan loyihani topish va uni qurish! Internetda juda ko'p darsliklar mavjud, shuning uchun bir xil yoki shunga o'xshash loyihani qurgan odamni qidiring. Ularning xulosalarini tuzing va xohlaganingizcha sozlang!

Va, albatta, tegishli savollarni izohlarda qoldiring va men qo'limdan kelgancha yordam beraman!

Baxtli xakerlik!