Aan de slag met Arduino uno: led aansturen met drukknop

De naam Arduino is een typisch modewoord onder de meeste elektronicastudenten of hobbyisten. Het vermogen om dingen sneller en goedkoper te bouwen met een enorme online community-ondersteuning, heeft het tot een ideale keuze gemaakt voor veel mensen die net zijn begonnen met elektronica of programmeren. Vanwege het vereenvoudigde hardware-ontwerp en de programmeeromgeving is het zelfs voor mensen zonder enige elektronica- of computerwetenschappelijke achtergrond mogelijk om het gemakkelijk te leren. Dus wat is deze Arduino eigenlijk? Hoe ga je ermee aan de slag? Wat kun je ermee maken om je levensstijl te verbeteren?

Al deze vragen zullen worden geprobeerd te beantwoorden in deze tutorial, terwijl we er doorheen gaan. We zullen de Arduino IDE op uw pc / laptop installeren en een voorbeeld van een knipperingsprogramma uploaden naar de Arduino. Dan gaan we ook een kleine hardware bouwen met behulp van een breadboard met een simpel circuit bestaande uit een schakelaar en LED en onze Arduino daarop programmeren. Klinkt interessant genoeg? !!

Wat is Arduino eigenlijk?

Voordat we Arduino gaan leren, moeten we eerst weten wat het is. Dit is belangrijk omdat er een algemene misvatting is onder mensen dat Arduino een microcontroller is. Dit is niet waar, laten we hier duidelijk maken dat Arduino geen microcontroller is. Dus wat is het?

Arduino is een open-source ontwikkelplatform dat bestaat uit eenvoudig te gebruiken hardware en een programmeeromgeving. Hier verwijst de eenvoudig te gebruiken hardware naar de Arduino UNO en de programmeeromgeving naar de Arduino IDE. Er zijn veel andere hardware boards dan Arduino UNO zoals de Arduino Mega, nano, mini etc.. Maar voor deze tutorial houden we het bij Arduino UNO. De Arduino IDE is de software waarmee we het Arduino UNO-bord gaan programmeren.

De Arduino IDE instellen

De eerste stap in ons proces is het instellen van de Arduino IDE op uw laptop / pc. De onderstaande instructies zijn alleen rechtstreeks voor Windows-gebruikers, voor andere platforms is de procedure bijna hetzelfde. Als u een probleem ondervindt, kunnen Mac-gebruikers en Linux-gebruikers de respectieve links gebruiken. Zorg er ook voor dat u over de beheerdersrechten van de computer beschikt voor eenvoudige installatie.

Stap 1: Download de Arduino IDE van de officiële Arduino-website door op de onderstaande link te klikken

Stap 2: Hiermee wordt een exe-bestand gedownload, de nieuwste Arduino IDE van uw tijd. Tegen de tijd dat ik dit documenteer, is de nieuwste versie Arduino-1.8.5 en is de grootte van het bestand 90,4 MB. De kans is groot dat het is bijgewerkt tegen de tijd dat u dit uitprobeert.

Zodra de download is voltooid, start u het exe-bestand. Mogelijk wordt u om beheerdersrechten gevraagd, als u daarom wordt gevraagd, klikt u op Ja.

Stap 3: Klik op "Ik ga akkoord" om akkoord te gaan met de licentieovereenkomst van Arduino.

Stap 4: Volgende Zorg ervoor dat onder Installatie-opties alle selectievakjes zijn aangevinkt zoals hieronder weergegeven en klik vervolgens op Volgende.

Stap 5: Nu moeten we de locatie selecteren waarop de IDE moet worden geïnstalleerd. Standaard wordt het geïnstalleerd in de map Programmabestanden van station C. Het wordt sterk aanbevolen om het zo te laten en op Installeren te klikken

Stap 5: U zou de IDE op uw computer moeten zien worden geïnstalleerd. Wacht tot de voortgangsbalk is voltooid. Het scherm ziet er ongeveer zo uit als hieronder. Eenmaal voltooid zal het "voltooid" tonen en vervolgens op de sluitknop klikken.

Stap 6: Na het sluiten van het installatieprogramma. Ga naar je bureaublad en zoek het Arduino exe-bestand en start het. Het zal een opstartlabel tonen en vervolgens de IDE openen met een absoluut minimumcode erop, zoals hieronder weergegeven

Uw Arduino-bord verbinden met een computer:

Zodra de Arduino IDE op onze computer is geïnstalleerd, is de volgende stap om het Arduino UNO-bord met onze computer te verbinden. Gebruik hiervoor eenvoudig de programmeerkabel (blauwe kleur) om uw Arduino-bord te verbinden met de USB-poort van uw computer.

Deze blauwe programmeerkabel heeft in totaal drie functies die hieronder worden vermeld

1. Het levert de benodigde stroom voor de Arduino UNO om te werken, dus u kunt uw projecten uitvoeren door ze rechtstreeks via de USB-kabel van stroom te voorzien

2. Het programmeert de ATmega328-microcontroller op het Arduino UNO-bord. Het programma dat u op de IDE schrijft, wordt via deze kabel naar de microcontroller gestuurd

3. Het fungeert als een seriële communicatiekabel; het kan via seriële communicatie met de computer praten en fungeert als een goed hulpmiddel voor foutopsporing. U zult hier meer over begrijpen als we diep graven.

Zodra het bord is ingeschakeld, ziet u dat een kleine LED hoog blijft. Dit is om aan te geven dat het bord van stroom wordt voorzien. U zou ook een andere LED moeten zien knipperen vanwege het standaard knipperingsprogramma dat al door de leverancier op uw Arduino UNO is geüpload

Aangezien dit de eerste keer is dat u uw kaart op de computer aansluit, kan het even duren voordat de stuurprogramma's automatisch beginnen met installeren. Laten we eens kijken of het bord met succes is ontdekt door onze computer. Zoek hiervoor naar " Apparaatbeheer " op uw computer.

Na het openen van apparaatbeheer zal er een optie genaamd " Poorten (COM & LPT)" erop klikken en controleren of het bord onder die optie staat, zoals hieronder getoond

Opmerking: de poortnaam voor mijn Arduino-bord is verschenen als Arduino Uno, de naam van je Arduino kan verschillen op basis van de kaartleverancier. Het kan CCH450 of iets dergelijks zijn, dus maak je geen zorgen over de naam van de poort.

Als je de optie genaamd " Ports (COM & LPT)" niet kunt vinden, betekent dit dat je board niet ontdekt is. In dat geval is het een driverprobleem, dus je moet handmatig de juiste drivers voor je board installeren.

In sommige gevallen vindt u meer dan één COM-poort vermeld onder de sectie poorten en weet u niet welke voor het Arduino-bord is, aangezien de naamgeving ook anders zal zijn. Koppel in dat geval de kaart los en sluit opnieuw aan. Controleer welke COM-poort verdwijnt en weer verschijnt, deze COM-poort is je Arduino UNO.

Als je de juiste COM-poort hebt gevonden, noteer dan het COM-poortnummer van je bord. Hier voor mijn bord is het COM-poortnummer 13. Dit nummer verandert elke keer dat je de USB-poort wijzigt waarop het bord is aangesloten.

Uploaden van het knipperprogramma

Laten we nu ons eerste programma uploaden naar het Arduino-bord via de Arduino IDE die we zojuist hebben gedownload. De Arduino IDE wordt na installatie geleverd met enkele voorbeeldprogramma's, wat erg handig is voor beginners. Laten we dus een van de voorbeeldprogramma's openen door Bestand -> Voorbeelden -> Basis -> Knipperen te kiezen, zoals hieronder wordt weergegeven

Dit opent het Blink-programma; het doel van het programma is om de led op het Arduino-bord te laten knipperen. Zodra het programma is geopend, moeten we het juiste bord selecteren. Om het bord te selecteren dat we gebruiken, kiest u Tool -> Boards -> Arduino UNO / Genuino zoals hieronder weergegeven

Vervolgens moeten we de juiste COM-poort voor ons bord selecteren. We hebben al opgemerkt dat de COM-poort voor mijn Arduino COM13 was. Voor jou had het anders kunnen zijn. Kies Tools -> Port -> COM13 om de Com-poort te selecteren

Als alles correct is, zou je Arduino UNO op COM 13 onder aan het scherm moeten zien. Nadat u dat heeft geverifieerd, klikt u op het uploadpictogram (blauw gemarkeerd) om de code naar het bord te uploaden, zoals hieronder weergegeven

Zodra de knop is ingedrukt, ziet u " Compiling sketch " en vervolgens, als de code succesvol is geüpload, ziet u een bericht als " Klaar met uploaden ", zoals hieronder weergegeven

Dat is het, we hebben het eerste programma met succes naar het Arduino-bord geüpload. Maar wat is het? Wat hebben we gedaan? Wat is de output van het programma? Om het antwoord op al deze vragen te weten, gaan we een kleine hardware bouwen waarmee we een LED kunnen laten gloeien wanneer een knop wordt ingedrukt en het programma helemaal zelf schrijven.

Vereiste materialen:

De materialen die nodig zijn voor dit project zijn

• Arduino UNO
• Programmeerkabel
• Druk op de knop
• LED (elke kleur)
• 1k weerstand
• Broodplank
• Draden aansluiten

Hardware-aansluiting:

Het volledige aansluitschema van de opstelling wordt hieronder weergegeven. U hoeft alleen maar de afbeelding te volgen om de verbindingen als zodanig te maken.

In onze hardware is de drukknop een ingang die is aangesloten op de tweede pin van de Arduino. Als je goed kijkt, zie je dat de ene kant van de knop is verbonden met de grond en de andere kant is verbonden met pincode 2. Dit betekent dat elke keer dat we op de knop drukken, pincode 2 wordt verbonden met aarde

Vervolgens wordt de LED verbonden met pin nummer 3 via een weerstand van 1k. Opnieuw is de kathodepin van led (de kortgesloten pin) verbonden met aarde en de anodepin (langere pin) is verbonden met pin 3 via een weerstand. Deze weerstand wordt een stroombegrenzende weerstand genoemd, omdat deze de hoeveelheid stroom die door de LED vloeit beperkt. Als deze stroom niet beperkt is, zal er overtollige stroom door de LED vloeien en deze permanent beschadigen.

Programmeren van uw Arduino:

Nu onze hardware klaar is, kunnen we beginnen met het programmeren van ons Arduino UNO-bord. Het volledige Arduino-programma wordt aan het einde van deze pagina gegeven, verderop gaan we ze regel voor regel doornemen.

Voor elk Arduino-programma moeten er twee functies verplicht zijn. Deze twee functies zijn void setup () en void loop (), ze worden het absolute minimum genoemd. Alles wat we in de void setup () schrijven , wordt één keer uitgevoerd en alles wat we in de void-lus schrijven, wordt keer op keer uitgevoerd. Beide functies worden hieronder getoond, dit is wat u krijgt als u Bestand -> Nieuw selecteert.

void setup () { // plaats je setup-code hier, om een ​​keer uit te voeren: } void loop () { // plaats je hoofdcode hier, om herhaaldelijk uit te voeren: }

Laten we beginnen met het schrijven van een programma naar de functie setup () . Normaal gesproken worden de pin-declaraties gedaan in de setup () functie. In onze hardware moeten we verklaren dat pin 2 een inputpin is en dat pin 3 een outputpin is. Dit kan gedaan worden door de volgende regels

pinMode (2, INPUT); pinMode (3, OUTPUT);

Maar we hebben hier een kleine wijziging, aangezien de pin 2 wordt gebruikt als INPUT, mag deze nooit zwevend blijven. Dit betekent dat een ingangspen altijd moet worden aangesloten op + 5V of op aarde. In ons geval wordt de ingang alleen met aarde verbonden als we op de knop drukken en als we niet op de knop drukken, blijft deze zweven. Om dit te voorkomen, gebruiken we een zogenaamde interne pull-up-weerstand. Deze weerstand is aanwezig in de ATmega 328-microcontroller en je kunt hem niet zien. Om deze weerstand te gebruiken, hoeven we alleen maar een regel op onze Arduino IDE te schrijven.

Deze lijn verbindt de pin 2 + 5V via een weerstand, waardoor deze hoog wordt wanneer deze niet met aarde is verbonden. Dus veranderen we het trefwoord INPUT in INPUT_PULLUP zoals hieronder getoond

pinMode (2, INPUT_PULLUP);

Nu we klaar zijn met onze setup () -functie, gaan we naar de loop () -functie. Hier moeten we controleren of pin 2 geaard is (LAAG) en of hij geaard is moeten we de LED laten gloeien door deze pin3 HOOG te maken. Indien niet (anders) geaard, moeten we de LED uitgeschakeld houden door pin 3 als LAAG te maken. Laten we deze woorden in een programma zetten zoals

if (digitalRead (2) == LOW) { digitalWrite (3, HIGH); } else { digitalWrite (3, LOW); }

Hier wordt de term digitalRead () gebruikt om de status van een INPUT-pin te lezen. Als de pin met aarde is verbonden, zal hij LAAG terugkeren en als de pin is verbonden met + 5V zal hij HOOG terugkeren.

Evenzo wordt de term digitalWrite () gebruikt om de status van een OUTPUT-pin in te stellen. Als we de pin instellen op HOOG, levert deze + 5V als uitvoer op en als we de pin op LOW instellen, levert deze 0V als uitvoer.

Dus voor ons programma, wanneer we op de knop drukken, wordt pin 2 geaard (LOW), dus maken we pin 3 op + 5V (HIGH). Deze + 5V is voldoende om de LED in te schakelen. Als niet aan deze voorwaarde wordt voldaan, wordt pen 3 0V (LAAG) gemaakt, waardoor de LED uiteindelijk zal uitgaan.

Dat is het, ons programma is compleet, laten we de code uploaden naar ons Arduino-bord, net zoals we de knippercode hierboven hebben geüpload.

Onze output verifiëren:

Zodra we de code met succes hebben geüpload naar het Arduino-bord, is het tijd om de uitvoer van ons programma te verifiëren. De hardwareaansluiting van mijn Arduino wordt hieronder getoond, om de output te verifiëren hoeven we alleen maar op de drukknop te drukken en te controleren of de LED aan gaat. Wanneer we het loslaten, moet de LED uitgaan.

Als u problemen ondervindt bij het verkrijgen van dit werk, kunt u u voor hulp informeren in het commentaargedeelte. Of u kunt de forums ook gebruiken voor technische hulp. Ik hoop dat je de tutorial hebt begrepen en je eerste babystapje hebt gemaakt met Arduino, als je eenmaal vertrouwd bent met deze basis, kun je diep duiken om Arduino nog veel meer te ontdekken.

Nadat u de basis van de Arduino kent, kunt u proberen de basiscomponenten zoals 16x2 LCD, DC-motor, servomotor, toetsenbord enz.

Bekijk ook al onze Arduino-tutorials en -projecten.