آموزش 0 تا 100 آردوینو؛ آردوینو چیست و چه کار می‌کند؟

فروشگاه تخصصی الکترونیک و رباتیک بهنام رباتیک درصدد است تا یک دوره آموزش کاربردی در مورد برد آردوینو را به صورت کامل تهیه کرده و در اختیار شما علاقه‌مندان قرار دهد. این مطلب، اولین قسمت از سری آموزش 0 تا 100 آردوینو می‌باشد که به این موضوع اختصاص دارد؛ آردوینو چیست و به چه کاری می‌آید؟ بنابراین اگر علاقه‌مند به یادگیری و آموزش کار با آردوینو هستید، این دوره ی آموزشی را از دست ندهید.

آردوینو چیست؟

آردوینو یک پلتفرم نمونه‌سازی متن باز یا Open Source است که استفاده از سخت‌افزار و نرم‌افزار را آسان‌تر کرده است. بردهای آردوینو می‌توانند تعداد زیادی ورودی از قبیل حسگرها و سوئیچ‌ها را بگیرند و خروجی‌هایی مانند موتور، LED و یا خروجی‌های فیزیکی دیگر را کنترل کنند.

در طول سال‌های گذشته، آردوینو مغز متفکر بسیاری از پروژه‌ها، از موضوعات روزمره گرفته تا ابزارهای پیشرفته علمی، بوده است. نحوه کار کردن با آردوینو آن‌قدر ساده است که تعداد زیادی از سازندگان، دانش‌جویان، هنرمندان، برنامه‌نویسان و حرفه‌ای‌ها جذب این پلتفرم متن باز شده‌اند.

همه بردهای آردوینو به طور کامل متن باز هستند و این قدرت را به کاربران می‌دهند که آنها را به صورت مستقل و منطبق بر نیازشان بسازند. نرم‌افزار این بردها نیز متن باز بوده و توسط کاربران در حال توسعه است.

آردوینو تقریباً می‌تواند به هر چیزی وصل شود؛ از کامپیوتر شخصی گرفته تا گوشی موبایل، تبلت، لپ‌تاپ، شبکه‌های محلی و اینترنت باسیم و وای‌فای، اتومبیل شخصی، دستگاه‌های موجود در منزل و هزاران هزار مورد دیگر.

پیش‌نیاز آموزش 0 تا 100 آردوینو؛ دلیل اهمیت آردوینو چیست؟

به دلیل سادگی و در دسترس بودن تجربه کاربران، آردوینو در بسیاری از پروژه‌ها به کار رفته است. نرم‌افزار آردوینو دارای رابط کاربری ساده برای مبتدیان است و به اندازه کافی برای حرفه‌ای‌ها نیز انعطاف‌پذیر می‌باشد. این بردهای هوشمند بر روی سیستم عامل‌های ویندوز، macOS و لینوکس کار می‌کنند. استادان و دانشجویان از بردهای آردوینو برای ساختن ابزارهای علمی ارزان قیمت، اثبات کردن قوانین فیزیک و شیمی و یا برای شروع برنامه‌نویسی و رباتیک استفاده می‌کنند.

برد آردوینو همچنین، فرایند کار با میکروکنترلرها را آسان‌تر کرده است و مزایایی را برای معلمان، دانش‌آموزان و مبتدیان علاقه‌مند در کلیه سیستم‌های دیگر نیز ارائه می‌دهد.

دلایل محبوبیت آردوینو چیست؟

ارزان بودن و قیمت پایین

بردهای آردوینو در مقایسه با سایر پلتفرم‌های میکروکنترلر، ارزان‌تر است. نکته جالب آنکه ارزان‌ترین ورژن ماژول آردوینو را می‌توان با دست مونتاژ کرد.

مستقل از سیستم عامل

بردهای آردوینو روی تمامی سیستم عامل‌ها کار می‌کنند حال آنکه سایر میکروکنترلرها منحصر به ویندوز شده‌اند.

محیط برنامه‌نویسی واضح و ساده

نرم‌افزار آردوینو برای مبتدیان دارای رابط کاربری ساده است و برای حرفه‌ای‌ها نیز به اندازه کافی قابل انعطاف می‌باشد تا از مزایای آن بهره ببرند. برای مدرسان، محیط برنامه‌نویسی مبتنی بر Processing بسیار راحت است و دانش آموزان با یادگیری این محیط برنامه‌نویسی، با نحوه کارآیی بردهای آردوینو آشنا می‌شوند.

نرم افزار متن باز و قابل توسعه

نرم‌افزار آردوینو به عنوان یک ابزار متن باز، برای توسعه دادن توسط برنامه‌نویسان با تجربه قابل دسترسی است. زبان برنامه‌نویسی از طریق کتابخانه‌های C++ قابل گسترش دادن است و کسانی که می‌خواهند جزئیات فنی آن را بدانند، می‌توانند به زبان برنامه‌نویسی AVRC که پایه آن است مراجعه کنند. به طور مشابه، شما می‌توانید کدها و دستورات AVRC را مستقیماً وارد برنامه‌های آردوینو خود کنید.

نقشه بردهای آردوینو تحت لیسانس Creative Commons منتشر شده است بنابراین طراحان با تجربه مدار می‌توانند نمونه ماژول خود را بسازند، توسعه دهند و آن را بهبود ببخشند. حتی کاربران بی‌تجربه نیز این امکان را دارند تا نمونه برد ماژول را برای فهمیدن نحوه کار کردن آن و صرفه‌جویی در هزینه‌ها بسازند. همچنین، بردهای آردوینو در چند سال اخیر به دلیل قیمت پایین و سهولت در استفاده، به پای ثابت مسابقات رباتیک و دست‌سازه‌ها تبدیل شده‌اند.

ماژول‌ها و افزونه‌ها

در دنیای وسیع آردوینو نیز تعداد بسیار زیادی شیلدها، ماژول‌ها و افزونه‌های پرکاربرد وجود دارند که به راحتی و در کمترین زمان با برد آردوینو جفت می‌شوند.

بهترین برد هوشمند برای آموزش کار با آردوینو کدام است؟

در قلمرو وسیع آردوینو، تعداد بسیار زیادی برد وجود دارد که هر کدام دارای قابلیت منحصر به فرد خود هستند. برای مثال، برد آردوینو مگا تعداد زیادی پایه در اختیار شما قرار داده تا بتوانید از آنها در پروژه‌های مختلف استفاده کنید. به علاوه، بعضی از بردهای آردوینو دارای پردازنده‌های قدرتمندتری می‌باشند که سرعت و دقت بیشتری را در اختیار شما می‌گذارند.

شما می‌توانید با مشخص کردن نیازهای خود در انجام انواع پروژه‌ها، برد مناسب را انتخاب کرده و اقدام به شروع نمایید. سعی کنید برای شروع زیاد سختگیر نباشید و از در دسترس‌ترین برد استفاده کنید. همچنین، برای کارایی بیشتر و توسعه بردها، انواع بردهای جانبی با نام شیلد به بازار عرضه شده‌اند که در کنار آردوینو استفاده شده و قابلیت‌های برد را افزایش می‌دهند.

آموزش 0 تا 100 آردوینو

شروع کار با آردوینو

گام اول آموزش 0 تا 100 آردوینو: شناسایی قطعات روی برد

این کلید برای ریست کردن برد و دوباره اجرا کردن برنامه می‌باشد
این LED توسط میکروکنترلر، فرمان می‌گیرد و به صورت مستقیم به آی‌سی متصل است
این LED اغلب به رنگ سبز و یا قرمز است که نشان‌دهنده صحت وجود ولتاژ در مدار می‌باشد
این قطعه نوسان‌ساز مدار است و به صورت مستقیم به پایه میکروکنترلر متصل شده است
این آی‌سی تراشه اصلی مدار است که کدهای شماره را اجرا و سایر خروجی‌ها و یا ورودی‌ها را کنترل می‌کند
این قطعه رگولاتور مدار است که ولتاژ ورودی از طریق جک آداپتور را به ولتاژ 5 ولت برای تغذیه میکروکنترلر (تراشه اصلی برد) تامین می‌کند
این بخش ورودی ولتاژ است که به شما این امکان را می‌دهد تا آردوینو خود که با ولتاژ 5 ولت کار می‌کند را با ولتاژی بین 5 تا 12 ولت راه‌اندازی کنید
این پایه‌ها ورودی و خروجی دیجیتال و پایه‌های PWM میکروکنترلر هستند
این پایه‌ها مربوط به ورودی و خروجی ولتاژ و پاور مدار می‌باشند
از طریق این پایه‌ها می‌توانید مقادیر آنالوگ را خوانده و پردازش کنید

گام دوم آموزش 0 تا 100 آردوینو: اتصال برد به سیستم

برای اتصال برد به کامپیوتر، با توجه به نوع سوکت برد، اقدام به خرید کابل کنید. در بردهای گوناگون، از سوکت‌های مختلف استفاده می‌شود. برای مثال، برد آردوینو از طریق همان کابل پرینتر متصل می‌شود و یا برد آردوینو نانو را باید از طریق کابل mini-USB متصل کرد. پس از وصل کردن برد، یک چراغ روشن و دیگری نیز در حالت چشمک زن خواهد بود.

پس از اتصال برد به کامپیوتر، مشاهده خواهید کرد که دستگاه در تلاش است تا درایور نرم‌افزاری مناسبی برای هماهنگ شدن با سخت‌افزار شما پیدا کند و به آن وصل شود. معمولاً در صورت اتصال به اینترنت، دستگاه به طور خودکار برد شما را شناسایی می‌کند. در غیر این صورت، باید با جستجو در اینترنت، درایور نرم‌افزاری مورد نیاز را پیدا کنید.

نکته: در صورتی که از هرگونه برد آردوینو سری CH340 استفاده می‌کنید، باید از افزونه دانلودها، درایور مورد نظر را دانلود و نصب و سپس اقدام به ارتباط با برد خود کنید.

همچنین می‌توانید برای اطلاع از صحت ارتباط برد با کامپیوتر، دستورالعمل زیر را انجام دهید. مطابق تصویر زیر، روی MyComputer (در ویندوز 10 گزینه This PC) کلیک راست کرده و گزینه Manage را انتخاب کنید. در پنجره باز شده از قسمت سمت چپ، Device Manager را برگزینید.

روی قسمت Ports (Coms & LPT) کلیک کنید. در صورتی که نام برد خود را مشاهده کردید و یا نام پورت شما بدون هیچ‌گونه خطایی نوشته شده بود، ارتباط با کامپیوتر انجام شده است. در غیر این صورت، عبارت Unknown Device را مشاهده خواهید کرد که به معنای عدم برقراری صحیح ارتباط است. در این صورت شما باید درایور برد خود را از اینترنت دانلود و نصب کنید.

گام سوم آموزش 0 تا 100 آردوینو: اتصال آردوینو به سیستم

همانطور که مشاهده می‌کنید، درایور برد CH340 بر روی دستگاه نصب بوده و نام پورت نمایش داده می‌شود.

سخن پایانی

امیدواریم به جواب سؤال خود یعنی آردوینو چیست رسیده باشید. در قسمت بعدی سلسله مطالب آموزش 0 تا 100 آردوینو، نحوه کار با نرم‌افزار آردوینو را خواهیم آموخت.