Топ-5 лучших книг о платах arduino

ШИМ Arduino

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — это процесс управления напряжением за счет скважности сигнала. То есть используя ШИМ мы можем плавно управлять нагрузкой

Например можно плавно изменять яркость светодиода, но это изменение яркости получается не за счет уменьшения напряжения, а за счет увеличения интервалов низкого сигнала. Принцип действия ШИМ показан на этой схеме:

ШИМ ардуино

Когда мы подаем ШИМ на светодиод, то он начинает быстро зажигаться и гаснуть. Человеческий глаз не способен увидеть это, так как частота слишком высока. Но при съемке на видео вы скорее всего увидите моменты когда светодиод не горит. Это случится при условии что частота кадров камеры не будет кратна частоте ШИМ.

В Arduino есть встроенный широтно-импульсный модулятор. Использовать ШИМ можно только на тех пинах, которые поддерживаются микроконтроллером. Например Arduino Uno и Nano имеют по 6 ШИМ выводов: это пины D3, D5, D6, D9, D10 и D11. В других платах пины могут отличаться. Вы можете найти описание интересующей вас платы в этом разделе.

Для использования ШИМ в Arduino есть функция analogWrite(). Она принимает в качестве аргументов номер пина и значение ШИМ от 0 до 255. 0 — это 0% заполнения высоким сигналом, а 255 это 100%. Давайте для примера напишем простой скетч. Сделаем так, что бы светодиод плавно загорался, ждал одну секунду и так же плавно угасал и так до бесконечности. Вот пример использования этой функции:

Загрузка программы мигания светодиода

Теперь загрузим нашу первую программу в плату Arduino при помощи программной среды Arduino IDE, которую мы только недавно установили. Установленная Arduino IDE содержит несколько примеров программ, которые будут весьма полезны для начинающих. Давайте откроем один из этих примеров программ используя следующий путь File -> Examples -> Basics -> Blink (как показано на рисунке).

При этом откроется программа Blink – ее цель состоит в том чтобы заставить мигать встроенный светодиод на плате Arduino. После открытия программы нам необходимо выбрать правильную плату Arduino – чтобы сделать это выберите пункт меню Tool -> Boards -> Arduino UNO/Genuino как показано на рисунке ниже.

Далее мы должны выбрать правильный порт для нашей платы. Ранее мы увидели, что для нашей платы был определен порт COM13. В вашем случае это может быть другой порт. Но для нашего рассматриваемого случая мы должны выбрать пункт меню Tools -> Port -> COM13.

Если все сделано правильно, то вы должны заметить что номер порта (в нашем случае COM 13) появится внизу экрана. После этого вам необходимо нажать кнопку загрузки программы (подсвечена синим цветом) на плату Arduino как показано на рисунке ниже.

После нажатия этой кнопки вы увидите надпись “Compiling sketch” и затем, если загрузка программы прошла успешно, вы увидите сообщение “Done Uploading” как показано на рисунке ниже.

Если у вас на данном этапе возникают какие либо ошибки, не рассмотренные в данной статье, то вы их можете попробовать найти в статье про 10 самых распространенных ошибок при работе с Arduino.

Теперь попробуем написать программу, которая будет зажигать светодиод при нажатии кнопки.

Справочник языка Ардуино

Загрузить Arduino IDE с официального сайта

Для загрузки программы с официального сайта Arduino.cc вам нужно найти в навигации сайта пункт Software – Downloads. Найдите на странице ссылки на последние версии программы (для Windows, Linux, Mac OS X). Щелкнув на ссылку вы попадете на страницу загрузки, на которой можете выбрать вариант загрузки:

• С поддержкой проекта (укажите, какую сумму вы готовы пожертвовать)
• Без поддержки. Просто нажмите на кнопку «Загрузить».

Не зависимо от выбранного варианта, вы все равно загрузите одну и ту же версию, никаких ограничений для «бесплатной» версии нет. Но если у вас есть возможность, то постарайтесь пожертвовать команде, так много сделавшей для развития проекта.

Версия 1.8.7

Скачать популярные библиотеки Arduino IDE на русском

Пользовательские библиотеки создаются разработчиками модулей и плат расширений для Ардуино. Большинство популярных библиотек Ардуино скачать можно на сайте GitHub. Это сервис для совместной разработки IT-проектов, где можно отследить историю изменений исходного кода. Чтобы пройти уроки Ардуино для начинающих, все необходимые для занятий библиотеки Arduino UNO можно скачать здесь:

Список пользовательских библиотек Arduino:

TroykaCurrent — перевод аналоговых значений в Амперы (скачать TroykaCurrent.h)

RotaryEncoder — работа с модулем энкодера (скачать RotaryEncoder.h)

Adafruit NeoPixel — работа с адресной лентой (скачать Adafruit_NeoPixel.h)

Fast LED — работа с адресной лентой ws2812b (скачать FastLED.h)

TroykaMQ — работа с датчиками газа MQ (скачать TroykaMQ.h)

MQ-2 sensor — работа с датчиком газа MQ2 (скачать MQ2.h)

LCD 1602 I2C — библиотека для дисплея 1602 I2C (скачать LiquidCrystal_I2C.h)

LCD 1602 I2C RUS — русификация дисплея 1602 I2C (скачать LCD_1602_RUS.h)

OLED I2C — библиотека для OLED дисплея (русифицированная) (скачать OLED_I2C.h)

SFE_BMP180 — библиотека для датчика давления BMP180 (скачать SFE_BMP180.h)

SD.h — библиотека для работы с sd картой памяти (скачать SD.h)

Arduino Essentials

The Arduino platform has become a de facto standard when talking about microcontrollers. With a wide range of different board models, it can cover a wide spectrum of projects, and its ease of use has made it the preferred platform for those starting out in the microcontroller world. If you are a hobbyist wanting to develop projects based on Arduino as its main microcontroller platform or an engineer interested in knowing what the Arduino platform offers, then this book is ideal for you.

If you have little or no previous experience in these kinds of tools, this book will help you get a complete view of the platform and the wide peripherals it has to offer by following a carefully designed set of project examples that cover the most important platform features.

Whether you have never written a line of code or you already know how to program in C, you will learn how to work with Arduino from the point of view of both hardware and software thanks to the easily understandable code that accompanies every project that has been developed exclusively with that premise in mind.

This will be easy for those who don’t have previous experience in programming. This book was written with the aim to present the Arduino platform to all those wanting to work with Arduino but without any great knowledge of the microcontrollers scene.

It will gradually develop a wide set of projects that have been designed to cover the most important aspects of the Arduino platform, from the use of digital and analog inputs and outputs to harnessing the power of interrupts.

Table of Contents

Preface
Chapter 1: Meeting the Arduino Family
Chapter 2: The Arduino Development Environment
Chapter 3: Interacting with the Environment the Digital Way
Chapter 4: Controlling Outputs Softly with Analog Outputs
Chapter 5: Sensing the Real World through Digital Inputs
Chapter 6: Analog Inputs to Feel Between All and Nothing
Chapter 7: Managing the Time Domain
Chapter 8: Communicating with Others
Chapter 9: Dealing with Interrupts
Chapter 10: Arduino in a Real Case – Greenhouse Control
Index

Arduino — это открытая платформа, которая позволяет собирать всевозможные электронные устройства. Arduino будет интересен креативщикам, дизайнерам, программистам и всем пытливым умам, желающим собрать собственный гаджет.

Теперь поинтереснее

Давайте объединим потенциометр и диод. И у нас выйдет плавное управление яркостью светодиода. Подключаем всё по следующей схеме:

После подключения давайте напишем код к нашему импровизированному светильнику:

int pot = A0; // потенциометр подключён к А0 int val; // переменная для хранения значений int LED = 3; // светодиод подключён к 3 пину void setup() { Serial.begin(9600); // настраиваем скорость обмена данных на 9600 бит в секунду pinMode(pot, INPUT); pinMode(LED, OUTPUT); } void loop() { val = analogRead(pot); // считываем данные с потенциометра Serial.println(val); // с новой строки выводим значения val = val / 4; // делим значения с потенциометра на 4 analogWrite(LED, val); // выводим значение переменной, которое получаем после деления на 4 }

Короткие объяснения по коду. Деление на 4 необходимо для следующего. Потенциометр может принимать значения от 0 до 1023. А вот аналоговый вход/выход передаёт значения только в диапазоне от 0 до 255. Поэтому деление нам в данном случае просто необходимо.

Язык программирования Ардуино

Когда у вас есть на руках плата микроконтроллера и на компьютере установлена среда разработки, вы можете приступать к написанию своих первых скетчей (прошивок). Для этого необходимо ознакомиться с языком программирования.

Для программирования Arduino используется упрощенная версия языка C++ с предопределенными функциями. Как и в других Cи-подобных языках программирования есть ряд правил написания кода. Вот самые базовые из них:

• После каждой инструкции необходимо ставить знак точки с запятой (;)
• Перед объявлением функции необходимо указать тип данных, возвращаемый функцией или void если функция не возвращает значение.
• Так же необходимо указывать тип данных перед объявлением переменной.
• Комментарии обозначаются: // Строчный и /* блочный */

Подробнее о типах данных, функциях, переменных, операторах и языковых конструкциях вы можете узнать на странице по программированию Arduino. Вам не нужно заучивать и запоминать всю эту информацию. Вы всегда можете зайти в справочник и посмотреть синтаксис той или иной функции.

Все прошивки для Arduino должны содержать минимум 2 функции. Это setup() и loop().

Функция setup

Функция setup() выполняется в самом начале и только 1 раз сразу после включения или перезагрузки вашего устройства. Обычно в этой функции декларируют режимы пинов, открывают необходимые протоколы связи, устанавливают соединения с дополнительными модулями и настраивают подключенные библиотеки. Если для вашей прошивки ничего подобного делать не нужно, то функция все равно должна быть объявлена. Вот стандартный пример функции setup():

Функция loop

Функция loop() выполняется после функции setup(). Loop в переводе с английского значит «петля». Это говорит о том что функция зациклена, то есть будет выполняться снова и снова. Например микроконтроллер ATmega328, который установлен в большинстве плат Arduino, будет выполнять функцию loop около 10 000 раз в секунду (если не используются задержки и сложные вычисления). Благодаря этому у нас есть большие возможности.

Почему Arduino становится такой популярной

Совсем недавно еще никто не слышал об Ардуино. И до сих пор многих отпугивают слова: программируемый микроконтроллер, одноплатный компьютер, система для разработки устройств автоматизации. На деле все гораздо проще. Именно благодаря простоте и дешевизне Ардуино получила такую популярность. Существуют и другие проекты со схожими целями. Но ардуино обладает рядом преимуществ:

1. Низкая стоимость. Ардуино можно купить всего за 2$
2. Кроссплатформенность. Программное обеспечение ардуино очень универсально. Есть версии для большинства операционных систем.
3. Arduino IDE. Это очень простая в освоении и удобная в использовании среда разработки. Она устанавливается и настраивается всего за несколько кликов мышкой.
4. Открытый исходный код. Это позволяет людям создавать свои собственные функции и библиотеки. В интернете огромное количество готовых программных решений для любых целей. Вам не придется самостоятельно разбираться в принципах действия модулей. Вы можете скачать и установить готовую библиотеку, написанную для конкретного модуля, и использовать ее.

Проекты с использованием контроллера Arduino. Петин В.А

Проекты с использованием контроллера Arduino

Аннотация

Основной упор в книге идет на практическую составляющую работы на Ардуино. Есть схемы подключения с подробным описанием, примеры кодов, списки нужных компонентов и модулей. Книга Петина В. будет отличным дополнением для человека, разбирающегося в основах работы микроконтроллера Ардуино и знающего основы программирования. Автор дает подробное описание среды разработки Arduino IDE и использующегося в ней языка программирования.  каждой схеме приводится код с подробным описанием. На сайте издательства можно скачать архив с исходными скетчами и библиотеками, описанием электронных элементов.

Изучаем Arduino. Инструменты и методы технического волшебства. Джереми Блум

Изучаем Arduino. Инструменты и методы технического волшебства

Аннотация

Одна из самых известных книг по работе на базе Ардуино от автора Джереми Блума рассказывает об основных принципах создания электронных устройств. Есть описания программной и аппаратной части микроконтроллера. Есть подробный разбор основных принципов программирования в специально разработанной среде Arduino IDE, приводится набор функций и операторов. Читатель научится правильно разбираться в описаниях компонентов, выбирать необходимые составляющие для создания своего уникального проекта, анализировать электронные схемы приборов. В книге можно найти примеры использования сенсоров, индикаторов, интерфейсов передачи информации. Все примеры снабжены списком необходимых составляющих, схемами примерами кода с пошаговым объяснением. Подходит для изучения новичкам.

Бесплатные учебники по Ардуино на русском

Выполнив первые уроки, а большинство знакомство с микроконтроллером начинает с самого простого задания — подключения светодиода к плате, вы поймете, что сделать какое-то устройство или проект на Ардуино своими руками довольно просто. Суть микроконтроллеров в том, что они рассчитаны на любителей, у которых нет больших знаний в программирование и они даже полные чайники в электротехнике.

Книги и учебники по Ардуино для начинающих

 
Быстрый старт с набором Arduino (PDF)
Книга содержит полезную информацию для ознакомления с Arduino и практические эксперименты с иллюстрациями. Авторы пособия подробно рассказали, как установить программное обеспечение на компьютер и изложили 14 простых проектов, где для работы необходимо минимум первоначальных электронных компонентов.

Учебник содержит уже 33 урока по программированию Ардуино с использованием различных модулей и датчиков. Российские авторы изложили в своем учебнике практические уроки с цветными иллюстрациями и подробными комментариями, все скетчи из книги можно скачать из Интернета по ссылкам, указанным в уроках.

Учебник переведен на русский и содержит подробные уроки для программирования микроконтроллера от известного автора. К плюсам данной книги можно отнести ссылки на информационный сайт, а также наличие видео уроков от Джереми Блума на YouTube (они тоже переведены на русский язык и озвучены).

 
Arduino и Raspberry Pi в проектах IoT (PDF)
Книга рассчитана на опытных пользователей и содержит уроки по Ардуино для создания проектов с использованием Intemet of Things (Интернета вещей). Показана организация доступа к сети Интернет, отправка и получение данных с использованием IoT сервисов

Уделено внимание обмену данными с помощью GPRS/GSM Shield.

Книги с интересными проектами на Ардуино

Скачать книги можно, как на компьютер, так и на телефон. Так как язык Arduino основан на языке программирования C++, то на мобильном устройстве можно начать изучать основы, а на компьютер скачать учебник по Ардуино на русском бесплатно и без регистрации. Первым делом рекомендуем вам прочитать, что такое Ардуино и что с ним можно сделать, особенно если вы еще не работали с этими платами.

Learn ESP32 With Arduino: Arduino Coding, ESP32 Coding, Circuit Diagram, IoT Projects, MQTT

I want to go over some of the reasons why, in my opinion, the ESP 32 is an incredible microcontroller and why you should use it in your IoT projects. For starters, the ESP 32 is very powerful. It contains a dual-core CPU that can be clocked at 8,160 or 240 megahertz. That’s quite a lot of computing power in a reasonably small. It also has a ULP or ultra-low power coprocessor. And this is a much slower process, or they can be used to perform smaller tasks while the big dual-core CPU is in a night of sleep. Now, besides killer processors, the ESB 32 also has a ton of memory. It includes 512 kilobytes of on-chip SRM memory used for data and programs instructions. Besides this there’s also support for external memory and depending on your board, that might be as much as four to eight megabytes. This means that the ESP 32 is also suitable for some heavier tasks, like connecting with cameras, recognizing speech streaming data from the internet. And. But the biggest reason why I think this chip is so good is that it has built-in wifi and Bluetooth. So no need for additional radio modules like you would see on most Arduino boards, the ESP 32 is just one chip with everything in one package. The rest of the IO is pretty impressive as well.

Начало работы с Ардуино

Говоря бытовым языком, Ардуино – это электронная плата, в которую можно воткнуть множество разных устройств и заставить их работать вместе с помощью программы, написанной на языке Ардуино в специальной среде программирования.

Чаще всего плата выглядит вот так:

На рисунке показана одна из плат Ардуино – Arduino Uno. Мы изучим ее подробнее на следующих уроках.

В плату можно втыкать провода и подключать множество разных элементов. Чаще всего, для соединения используется макетная плата для монтажа без пайки. Можно добавлять светодиоды, датчики, кнопки, двигатели, модули связи, реле и создавать сотни вариантов интересных проектов умных устройств. Плата Ардуино – это умная розетка, которая будет включать и выключать все присоединенное в зависимости от того, как ее запрограммировали.

Вся работа над проектом разбивается на следующие этапы:

1. Придумываем идею и проектируем.
2. Собираем электрическую схему. Тут нам пригодится макетная плата, упрощающая монтаж элементов. Безусловно, понадобятся навыки работы с электронными приборами и умение пользоваться мультиметром.
3. Подключаем плату Arduino к компьютеру через USB.
4. Пишем программу и записываем ее в плату буквально нажатием одной кнопки на экране в специальной среде программирования Arduino.
5. Отсоединяем от компьютера.  Теперь устройство будет работать автономно – при включении питания оно будет управляться той программой, которую мы в него записали.

Программа и среда программирования выглядят вот так:

На экране показана программа (на сленге ардуинщиков текст программы называется “скетч”), которая будет мигать лампочкой, подсоединенной к 13 входу на плате Ардуино UNO. Как видим, программа вполне проста и состоит из понятных для знающих английский язык инструкций. В языке программирования Arduino используется свой диалект языка C++, но все возможности C++ поддерживаются.

Есть и другой вариант написания кода – визуальный редактор. Тут не нужно ничего писать – можно просто перемещать блоки и складывать из них нужный алгоритм. Программа загрузится в подключенную плату одним нажатием кнопки мыши!

Визуальную среду рекомендуется использовать школьникам младших классов, более старшим инженерам лучше сразу изучать “настоящий” Ардуино – это довольно просто, к тому же знания C++ никому не повредят.

В целом все выглядит довольно понятно, не так ли? Осталось разобраться в деталях.

Платы и модули для функционала

Существует много плат Arduino, описание которых говорит о различиях в объеме памяти, портах, питании, тактовой частоте и др. Одни предназначены для решения простых задач, другие — для решения более сложных.

К популярным платам относятся следующие виды:

1. Arduino Uno. Наиболее распространенная плата. Есть большой выбор уроков. Плата допускает замену контроллера. Оснащена 14 цифровыми вводами-выводами (6 ШИМ), 6 аналоговыми входами, флеш-памятью 32 Кб (ATmega328), из которых 0,5 Кб использует загрузчик.
2. Arduino Mega 2560. Создана на базе микроконтроллера ATmega2560. Флеш-память — 256 Кб, из которых 8 Кб использует загрузчик. Имеет 54 цифровых вводов-выводов (14 ШИМ), 16 аналоговых входов, 8 Кб оперативной памяти. Среди всех плат «Ардуино» у этой самый большой размер.
3. Arduino Due. Оснащена 54 цифровыми вводами-выводами (12 ШИМ), 12 аналоговыми входами (2 выходами). Создана на базе микроконтроллера AT91SAM3X8E с рабочим напряжением 3,3 В и флеш-памятью 512 Кб.
4. Arduino Pro Mini 3.3V. Самая миниатюрная плата в семействе Arduino. Напряжение — 3,3 В. Требует использования внешнего программатора. Память данных составляет 2 Кб. Создана на базе микроконтроллера ATmega328P. Количество цифровых выводов — 14 линий (6 из которых — ШИМ), аналоговых — 6.
5. Arduino Pro Mini 5V. Аналог предыдущей модели с напряжением 5 В.
6. Arduino Nano V3.0. Создана на базе ATmega328. Сдержит 32 Кб памяти, из которых 2 Кб использует загрузчик. Имеет 14 цифровых вводов-выводов (6 ШИМ), 6 аналоговых входов, встроенный порт USB. Напряжение — 5 В.
7. Arduino Micro. Разновидность платы c возможностью имитировать различные USB-устройства при подключении к ПК. Оснащена 20 цифровыми вводами-выводами (7 ШИМ), 12 аналоговыми входами.

Кроме того, существуют дополнительные модули и датчики с нужными ответвлениями:

1. Датчики. Системы, считывающие, отправляющие и обрабатывающие информацию. Расширяют аппаратные функции проекта.
2. Модули. Дополнения, которые позволяют расширить вычислительные мощности проекта. К ним относят карты памяти, вспомогательные процессы.

Датчики можно разделить на категории:

1. Устройства получения информации. Датчики и сканеры, позволяющие получить сведения об окружающей среде: давлении, температуре, влажности, расстоянии до объектов. Есть возможность вводить параметры, зависящие от этих показаний. С помощью датчика расстояния можно создавать роботы-пылесосы, которые передвигаются по комнате, избегая препятствий.
2. Устройства обработки информации. Реализуются отдельно или совместно с предыдущими датчиками. Используются для совершения промежуточных операций.
3. Устройства вывода информации. Это ЖК-экраны, светодиодные индикаторы, сенсорные экраны, динамики и т. д.

Среди наиболее популярных модулей «Ардуино» можно выделить:

1. Ультразвуковой дальномер HC-SR04. Датчик, позволяющий с помощью ультразвука измерить расстояние от 2 см до 4 м.
2. Инфракрасный дальномер Sharp. Измеряет расстояние от 20 см до 1,5 м посредством инфракрасного излучения.
3. Модуль температуры и влажности DHT11. Измеряет температуру в диапазоне от 0 до +50°C и влажность от 20 до 90%. Используется для теплиц или в качестве комнатного термометра. Часто приобретается для умного дома.
4. Датчик влажности почвы FC-28. Измеряет влажность почвы или другой среды. Нужен для автоматизированного полива растений.
5. Bluetooth HC-06. Помогает организовать беспроводную связь с другими устройствами.

Похожие записи:

Закон ома для «чайников»: понятие, формула, объяснение Калькулятор перевода квт в лошадиные силы (л.с.) Лучшие ультрафиолетовые лампы Какие бывают ряды номиналов резисторов? Типоразмеры компонентов для монтажа на поверхностьstandard sizes of packages smd-components Education & technology blog