کاربرد و اجزای برد آردوینو چیست؟

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (No Ratings Yet)
Loading...

آردوینو ، در اصل یک سخت افزار، متشکل از یک میکروکنترلر مثل ATmega328 که یک برنامه خاص تحت عنوان bootloader در آن نصب شده است. این سخت افزار به گونه ای طراحی شده که شما میتوانید از طریق یک مبدل USB به TTL آن را پروگرام نمایید، بنابراین شما برای پروگرام کردن ماژول آردوینو، به پروگرامر جداگانه نیازی ندارد.

به دلیل متن باز بودن آردوینو OPEN-SOURCE به راحتی میتوان نرم افزار آردوینو رو تغییر داده و سپس آن را مجددا با نیاز خود تعریف کنید. علاوه بر این، شما میتوانید از طریق IDE یا محیط توسعه اختصاصی که برای آردوینو طراحی شده است، به کتابخانه‌های متن باز و کدهای دیگران نیز دسترسی داشته باشید. در ادامه نیز قصد داریم به برخی از اجزای ماژول آردوینو بپردازیم. پاسخ به سوالاتی از قبیل اینکه آردوینو چیست و چکار میکند؟ انواع آردوینو چیست و نحوه کار با آن چگونه است؟ امید است در انتها آشنایی نسبی در شناخت برد آردوینو و کاربرد آن فراهم گردد.

برد آردوینو arduino

اجزای سخت افزاری برد آردوینو چیست؟

همانطور که در تصاویر زیر می بینید که تعدادی پین در سطح برد قرار گرفته اند و شما می توانید با استفاده از سیم های جامپر آنها به تجهیزات جانبی همچون سنسور ها ،lcd، کلید و … متصل کنید. اما فراموش نکنید که هر یک از این پین ها برای کاربرد خاصی تعبیه شده اند. در نتیجه بهتر است که به توضیحاتی پین ها توجه نمایید.

علاوه بر این پین ها چند led، کلید و… نیز بر روی برد وجود دارد، که آشنایی با عملکرد آنها کمک زیادی به شما خواهد کرد.

1. کلید ریست

همانطور که در تصویر می بینید، آردوینو یک کلید فشاری دارد که از آن برای ریست کردن استفاده می شود. نحوه کار این کلید به این صورت است که، با فشردن آن به طور موقت پین RESET میکروکنترلر به GND وصل می شود! در نتیجه این عمل نیز، کدهای آردوینو مجددا اجرا می شوند.

2.AREF

هنگامی که شما از واحد ADC استفاده میکنید، باید یک مرجع ولتاژ برای انجام محاسبات مربوط به مبدل آنالوگ به دیجیتال به میکرو معرفی کنید، AREF نیز یکی از این مراجع است!.معمولا از این پین برای اعمال یک ولتاژ مرجع بین 0 ‌ تا 5  استفاده می شود.

3. پین های GND:

همانطور که در تصویر میبینید، به علت استفاده مکرر GND در مدارات الکترونیکی، معمولا چند پین GND بر روی برد آردوینو وجود دارد .

4. ورودی و خروجی Digital Input/Output

اگر کمی بیشتر به برد آردوینو دید دقت کنید، خواهید دید که پین های 1 تا 13 ، مختص پایه های دیجیتالی هستند که درست در مقابل پین های آنالوگ قرار گرفته اند. شما برای خواندن حالت یک کلید فشاری یا روشن و خاموش کردن یک LED باید از این پین ها استفاده کنید.

5. پین های PWM

با نگاه کردن به نمای بالایی برد آردوینو ، میبینید که در کنار پین های دیجیتال (3،5،6،9،10 و11 ) علامتی به شکل ~ قرار گرفته است. همانطور که میدانید معمولا هر پایه میکروکنترلر از چند وظیفه پشتیبانی میکند.

این علامت نیز نشان دهنده وظیفه دوم این پایه های دیجیتال است که به ما میگوید این پین ها علاوه بر استفاده به عنوان پین های دیجیتال معمولی ، می تواند به عنوان PWM نیز مورد استفاده قرار گیرند.

از پین های PWM معمولا برای تغییر مدولاسیون پهنای پالس که منجر به تغییر شدت نور ، دور موتور و … میشود، استفاده می کنند!

پین های آردینو arduni pins

6. پورت USB

این پورت در تمام مدل های آردوینو ، برای پروگرام کردن و تغذیه برد استفاده می شود.

7. LED های RX و TX:

اگر کمی با میکروکنترلر ا و آردوینو آشنا باشید میدانید که ما برقراری ارتباط سریال از پین های RX و TX استفاده می کنیم. در همین راستا طراحان آردوینو ، برای نمایش ارسال و دریافت دیتا بین کامپیوتر و … از این LED‌ها استفاد کرده اند.

· TX : ارسال دیتا

· RX: دریافت دیتا

8. آی سی اصلی برد آردوینو

همانطور که در ابتدا گفتیم آردوینو ، در اصل یک سخت افزار متشکل از یک میکروکنترلر مثل ATmega328 که یک برنامه خاص تحت عنوان bootloader در آن نصب شده است. این میکروکنترلر در اصل مغز برد آردوینو است که تمام محاسبات، پردازش ها و … توسط آن برنامه ریزی و مدیریت می شود. میکروکنترلر ماژول آردوینو  معمولا عضوی از خانواده ATmega می باشد. از آی سی ATmega328 بیشتر در Arduino Fio و Arduino Uno استفاده می شود. علت استفاده از آی سی ATmega328 در آردوینو ، پایین بودن مصرف جریان و سرعت بالای آن است.

9. LED نشانگر تغذیه

برد آردوینو علاوه بر منبع تغذیه خارجی 5 ولت با USB کامپیوتر نیز فعال می شود. در طراحی برد آردوینو ، یک LED ریز به منظور نمایش اعمال ولتاژ تغذیه به برد تعبیه شده است تا وقتی، برد آردوینو به USB یا آداپتور وصل می شود، به کاربر اعلام کند که مشکلی در تغذیه وجود ندارد. اگر LED روشن نشد، قطعا مشکلی در تغذیه برد شما وجود دارد که باید اصلاح شود.

10. آی سی رگولاتور ولتاژ

برای جلوگیری از ورود ولتاژ های بیشتر از 5V به مدار، از این رگولاتور استفاده میکنند. تا به کمک آن با محدود کردن ولتاژ اعمالی به مدار از آسیب دیدن آن، جلوگیری کنند.

11. DC Power Barrel Jack

این سوکت آداپتور ، برای جلوگیری از آسیب دیدن پورت های لپ تاپ در هنگام تست مدار، اتصال کوتاه و … بر روی برد تعبیه شده است! تا شما با کمک آن بدون استفاده از ورودی USB برد خود را روشن نمایید.

12. پین ولتاژ V 3.3

قطعا در هنگام کار با ماژول های مختلف، به اهمیت دسترسی به یک ولتاژ 3.3 ولت پی برده اید. زیرا با مطالعه دیتاشیت بسیاری از آنها میبینیم که با اعمال ولتاژ بیش از 3.3 ولت، ممکن است به مشکل بر بخوریم. در نتیجه طراحان این برد خارق العاده یک پین 3.3 ولت نیز بر روی آن تعبیه کرده اند.

13. پین ولتاژ 5V

شما میتوانید با اتصال این پپین به برد برد و … از آن برای تامین ین برای تامین تغذیه مدار جانبی مورد استفاده قرار میگیرد.بیشتر قطعات و ماژول های مورد استفاده با آردوینو با یکی از این دو ولتاژ تغذیه می شوند.

14. پین های GND

این پین ها را در قسمت 3 توضیح داده ایم.

پایه-های-آنالوگ-برد-آردوینو arduino input pins

15. پین های ورودی آنالوگ

این پین های برد آردوینو با نام های A0 تا A5 نامگذاری شده است برای خواندن کمیت های آنالوگی مانند دما، نو و … مورد استفاده قرار می گیرد. در ادامه به موضوع انواع برد آردوینو چیست و چه کاری انجام می‌دهد؟ می پردازیم.

 انواع برد آردوینو چیست؟

یکی از مهم‌ترین و شناخته شده‌ترین بردهای الکترونیک موجود در بازار آردوینو است. آردوینو به دلیل سرعت پردازشی بالا، مصرف توان و قیمت پایین محبوبیت زیادی را در اتوماسیون صنعت کسب کرده‌ است. اگرچه آردوینو یک سخت افزار OPEN-SOURCE با متن باز است باز هم شرکت تولید کننده تنها به طراحی تنها یک مدل برد اکتفا نکرده و همانطور که در تصویر زیر می بینید انواع برد آردوینو در مدل های مختلفی مانند آردوینو uno، آردوینو nano، آردوینو mega ، آردوینو Due، آردوینو Leonardo وجود دارند.

 

انواع-برد-آردوینو Arduino

بهترین برد آردوینو:

شاید این سؤال شما نیز باشد کدام برد آردوینو بهتر است؟ بهترین مدل های آردوینو برای شروع و ورود به دنیای آردوینو ، مدل های UNO و NANO را به شما پیشنهاد می­کنیم. آردوینو UNO ، با داشتن میکروکنترلر ATmega328 و 14 پایه I/O که 6 تا عدد آنها PWM هستند و 6 پایه­ ورودی آنالوگ اش، برای انجام هر پروژه ساده و پیشرفته ای مناسب است!

علاوه براین با خرید این برد شما میتوانید به امکاناتی مانند: پورت Serial (UART) ، پروتکل ارتباطی SPI و I2C نیز دسترسی خواهید داشت. علاوه براین اگر شما برد آردوینو UNO مدل R3 را تهیه کنید، می توانید در صورت بروز مشکل به راحتی bootloader آردوینو را بر روی میکروکنترلر DIP ریخته و آن را مجددا برنامه ریزی کنید.

گاهی ممکن است اندازه برد نیز برای شما مهم باشد و شما نیاز داشته باشید که آردوینو را روی برد بورد قرار دهید، در چنین مواقعی ما به شما، آردوینو NANO را پیشنهاد می کنیم. زیرا این برد، برخلاف سایز کوچکی که دارد تمام ویژگی­های UNO را در یک پنجم فضا جا داده است. این برد نیز دارای حتی میکروکنترلر قرار گرفته بر روی آن نیز ATmega32 است اما از نوع SMD.

arduino circuit

کاربرد آردوینو چیست؟

یکی از رایج ترین کاربرد های آردوینو (arduino) که شما هر روزه با آنها سروکار دارید، تایمر چراغ های راهنمایی رانندگی است.

جالب است بدانید که حتی شمارنده‌های به کار رفته در پیشخوان‌های بانکی نیز با آردوینو ساخته می شوند!

حتی ثبت ورود و خروج اشخاص و صدور قبض پارکینگ در بیشتر نقاط، توسط آردوینو انجام می شود.

آردوینو جز جدایی ناپذیر بسیاری از بردهای الکترونیکی تجهیزات پزشکی نیز هست.

در بسیاری از دستگاه‌های تهویه هوا برای خواندن میزان آلاینده ها، دما ، رطوبت و … و کنترل فن از آردوینو استفاده میکنند.

در سالهای اخیر بیشتر سیستم‌های امنیتی با استفاده از آردوینو برای طراحی و ساخته می شوند.

در حال حاضر آردوینو بیشتر در حوزه رباتیک و ساخت فناوری های نو بیشترین کاربرد را دارد. همانطور که میدانید، دنیای رباتیک دنیای استفاده از میکروکنترلر ها است. در نتیجه سخت افزار های کنترلی انعطاف پذیر و منبع بازی همچون آردوینو طرفداران زیادی دارند.

کاربرد آردوینو در رباتیک arduino-application
  • در علم بیوتکنولوژی و صنعت کشاورزی ، به خصوص در مانیتورینگ گلخانه ها و باغ های هوشمندی که در آنها تغییرات رطوبت ، دما و نور محیط گلخانه‌ها توسط آردوینو بررسی و کنترل می شود!
  • اینترنت اشیا یکی از بروزترین و جذاب ترین مباحث امروز دنیای تکنولوژی است که اغلب با آردوینو در هم آمیخته شده!
  • در ساخت پرینترهای سه بعدی
  • مانیتورینگ صنایع با اتصال به وب سرورها و…

نرم افزار آردوینو:

با کمک این نرم افزار شما می توانید تمام بردهای آردوینو خود را کدنویسی، مدیریت و کنترل کنید. به این صورت که با استفاده از تعدادی از دستورات و آموزش که در بستر اینترنت نیز وجود دارند، شما می توانید به راحتی میکرو کنترلر روی بردها را برنامه ریزی کنید.

ویژگی های کلیدی نرم افزار آردوینو :

  • ساده کردن نحوه ی کار با میکروکنترلرها
  • سازگاری با ویندوز ، مک و لینوکس
  • رایگان و منبع باز بودن
  • مناسب برای محققین و دانشجویان رشته های الکترونیک، رباتیک و هوش مصنوعی
  • داشتن کتابخانه های متنوع و گسترده
  • کدنویسی ساده به زبان برنامه نویسی سطح بالا

تجهیزات لازم برای تست خرابی برد آردوینو

احتمالا زمانی که شما به دنبال تجهیزات لازم برای کار با آردوینو و مدارات الکترونیکی ساخته شده با آن بوده اید، با تجهیزاتی مانند: مولتی متر، اسیلوسکوپ، فانکشن ژنراتور و … که برای اندازه گیری و تست مدارات الکترونیکی مورد نیازند، آشنا شده اید.

خرابی برد آردوینو میتواند دلایل مختلفی داشته باشد یکی از دلایل سوختن برد آردوینو اعمال تغذیه با ولتاژ نا مناسب است. به طور مثال برد آردوینو Uno از طریق USB نهایتا 5 ولت تحمل دارد. بنابراین تغذیه آن با ولتاژ بیشتر میتواند باعث سوختن برد آردوینو شود. حتما قبل از فعال نمودن برد، ولتاژ ورودی را با مولتی متر تست کنید. یکی دیگر از قطعات آسیب پذیر در برد آردوینو میکروکنترلر است که نمونه DIP آن در صورت خرابی قابل تعویض می باشد.

 

نظرات کاربران