آشنایی با آردوینو
آموزش ساده و روان برای مبتدیان و دانشآموزان
تاریخچه آردوینو
ایدهی اولیهی آردوینو از رسالهی کارشناسی ارشد هرناردو بارگن با عنوان «وایرینگ» در دانشگاه ایتالیا شروع شد. هدف این پروژه، سادهسازی کار با قطعات الکترونیکی برای طراحان بود.
در سال ۲۰۰۵، گروهی از دانشجویان ایتالیایی یک برد الکترونیکی با یک ریزکنترلگر ارزانقیمت ساختند و نام آن را آردوینو گذاشتند. این کلمه در زبان ایتالیایی به معنی «دوست قوی» است.
آردوینو چیست؟
به زبان خیلی ساده، آردوینو مثل یک غذای آماده (فستفود) در دنیای الکترونیک است! شما برای اینکه یک پروژه را راه بیندازید، نیازی نیست که تمام جزئیات سختافزاری را بدانید. آردوینو این پیچیدگیها را برایتان پنهان کرده و فقط با چند خط برنامهی ساده، میتوانید حسگرها را بخوانید یا موتورها را روشن کنید.
نکته مهم: آردوینو برای کارهای صنعتی بزرگ طراحی نشده است، بلکه ابزاری عالی برای آموختن، آزمایش ایدهها و ساخت نمونه اولیه (پروتوتایپ) است.
نرمافزار آردوینو (Arduino IDE)
نرمافزار آردوینو که Arduino IDE نام دارد، یک محیط یکپارچه است؛ یعنی قابلیتهای متنوعی را در یک نرمافزار جای داده است. این نرمافزار کاملاً رایگان است و امکانات زیر را در اختیار کاربران قرار میدهد:
- ✓ محیط نوشتن و ویرایش کدها
- ✓ انواع مثالهای کاربردی به صورت آماده
- ✓ محیط اشکالزدایی
- ✓ نظارت و نمایش لحظهای دادهها
- ✓ تعداد زیادی کتابخانهی مهم که کار با آردوینو را آسان میکنند
تصویر 1: محیط نرمافزار Arduino IDE
ساختار برنامههای آردوینو
به برنامهای که در محیط نرمافزار آردوینو نوشته میشود، اسکچ (Sketch) گفته میشود. هر برنامهی آردوینو از دو بخش اصلی تشکیل شده است:
Setup
دستورات راهاندازی در این قسمت نوشته میشوند و تنها یک بار اجرا میشوند.
Loop
دستوراتی که به صورت تکراری اجرا میشوند. این قسمت بدنه اصلی برنامه است.
دریافت و نصب نرمافزار
برای دریافت نرمافزار آردوینو، به آدرس زیر مراجعه کنید:
https://www.arduino.cc/
روی دکمهی Download کلیک کنید و نرمافزار را دانلود و نصب کنید.
تصویر 2: صفحه نخست سایت رسمی آردوینو
مدلهای مختلف آردوینو
با توجه به سطح پروژهای که میخواهید انجام دهید، مدلهای مختلفی از آردوینو وجود دارد. برخی از معروفترین مدلها عبارتند از:
Uno
محبوبترین مدل
Mega
مناسب برای پروژههای بزرگ
Nano
کوچک و جمعوجور
Leonardo
قابلیت شبیهسازی ماوس و کیبورد
LilyPad
مناسب برای پروژههای پوشیدنی
تصویر 3: برخی از مهمترین مدلهای آردوینو
شیلد (افزونه) چیست؟
شیلد یک سختافزار واسط است که برای افزایش امکانات آردوینو به آن اضافه میشود. از شیلدهای مهم میتوان به Ethernet، WiFi و GPS اشاره کرد. شیلدها مانند آردوینو طراحی شدهاند و روی آن سوار میشوند.
تصویر 4: شیلد اترنت آردوینو
ورودی/خروجی و پایههای آردوینو
یک کنترلکننده دارای ورودی و خروجیهایی برای ارتباط با دنیای خارج است. در آردوینو به این ورودی/خروجیها پایه (پین) گفته میشود.
انواع پایهها
پایههای دیجیتال
فقط دو مقدار 0 یا 1 (LOW/HIGH)
پایههای آنالوگ
مقادیر متغیر (۰ تا ۱۰۲۳)
پایههای PWM
کنترل شدت با سیگنال PWM
تصویر 5: آردوینو اونو
📊 مشخصات آردوینو اونو:
- ✓ ۱۴ پایه دیجیتال
- ✓ ۶ ورودی آنالوگ
- ✓ فرکانس کاری ۱۶ مگاهرتز
- ✓ حافظه Flash: ۳۲ کیلوبایت
- ✓ حافظه SRAM: ۲ کیلوبایت
- ✓ حافظه EEPROM: ۱ کیلوبایت
اولین پروژه با آردوینو
در این پروژه یک LED را با آردوینو روشن و خاموش میکنیم. این پروژه سادهترین راه برای شروع کار با آردوینو است.
مراحل انجام پروژه
- نصب نرمافزار: Arduino IDE را از سایت رسمی دانلود و نصب کنید.
- اتصال برد: برد آردوینو را با کابل USB به رایانه وصل کنید.
- انتخاب درگاه: از منوی Tools > Port درگاه مناسب را انتخاب کنید.
- نوشتن کد: کد زیر را در نرمافزار بنویسید.
- اجرا: روی دکمه Upload کلیک کنید.
int led = 13;
void setup() {
pinMode(led, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(led, HIGH); // LED روشن
delay(1000); // ۱ ثانیه صبر کن
digitalWrite(led, LOW); // LED خاموش
delay(1000); // ۱ ثانیه صبر کن
}
برنامه 1: کنترل یک LED با آردوینو
تصویر 6: پروژه یک LED ساده با آردوینو
نکته مهم: برای جلوگیری از سوختن LED، حتماً آن را با یک مقاومت (حدود ۲۲۰ اهم) به برد متصل کنید. پایهی بلندتر LED (آند) به پایه ۱۳ و پایهی کوتاهتر (کاتد) به زمین (GND) وصل میشود.
جمعبندی
در این مقاله با تاریخچه، مفاهیم پایه، نرمافزار، مدلها و اولین پروژه عملی آردوینو آشنا شدیم. آردوینو یک ابزار فوقالعاده برای شروع یادگیری الکترونیک و برنامهنویسی است.
اگر مبتدی هستید، نگران نباشید! با تمرین و انجام پروژههای ساده، بهمرور با این دنیای جذاب آشنا میشوید. آردوینو دقیقاً برای یادگیری ساخته شده است.
آردوینو یعنی خلاقیت، یادگیری و ساخت!
منابع
- ✓ م. اللهی رودپشتی، آموزش برد آردوینو از سختافزار تا نرمافزار، خاکیان، ۱۴۰۰
- ✓ سایت رسمی آردوینو: www.arduino.cc
سایر کتابهای آموزشی آردوینو
پس از مطالعه این مقاله، میتوانید به سراغ سایر منابع ارزشمند این مجموعه بروید: