Микроконтроллерийн анхан шатны гарын авлага: 10 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Алсын удирдлага, чиглүүлэгч, робот хоёрын нийтлэг зүйл юу вэ? Микроконтроллерууд! Өнөө үед эхлэгчдэд ээлтэй микроконтроллерыг зөөврийн компьютер, USB кабель болон зарим үнэгүй (үнэгүй) нээлттэй эхийн програм хангамж ашиглан програмчлахад хялбар байдаг. Хөөе !! Бүх төслүүд энд ирлээ!

Барих уу? 4324302* гэх мэт өөр өөр микроконтроллерууд байдаг бөгөөд ялангуяа электроникийн чиглэлээр дөнгөж орж байгаа бол үүнийг эхлүүлэхэд хэцүү байх болно. Чи хаанаас эхлэх вэ?!

Яг энд, bbies, би chu авсан. Та гайхалтай цахим төслүүд бүтээх, програмчлал/техник технологи сурах эсвэл электроникийн талаар бусдад заахыг хүсч байгаа эсэхээс үл хамааран энэхүү заавар нь таны хэрэгцээ, зорилго, төсөвт ямар микроконтроллер тохирохыг олж мэдэх болно. Заа! Эхэлцгээе!

Унших хугацаа: ~ 20 мин

*За, за, магадгүй тийм ч олон биш, гэхдээ мэдээж хэдэн арван!

Алхам 1: Түр хүлээнэ үү. Микроконтроллер гэж юу вэ?

Магадгүй та энэ үгийг хараад "wtf" шиг байсан ч асуухад эвгүй санагдсан байх*. Маш сайн, энд товч тойм байна:

Микроконтроллер бол нэг програмыг давталтаар ажиллуулдаг "энгийн компьютер" юм. Эдгээр нь нэг, тодорхой даалгаврыг гүйцэтгэхэд зориулагдсан болно.

Энэхүү гарын авлагад бид таслах самбартай микроконтроллер эсвэл микроконтроллертой холбогдох, програмчлахад хялбар болгох самбар дээр анхаарлаа хандуулах болно.

Таслах самбар дээр микроконтроллерийн зүүг хэвлэмэл хэлхээний самбар дээр ("ПХБ") гагнаж, толгой эсвэл бусад холбогчийг ПХБ -д нэмж, микроконтроллерийг дохио хүлээн авахад бэлтгэхийн тулд зарим үндсэн програм хангамж эсвэл байнгын програм хангамжийг ачаалж өгдөг.

*Асуулт нь "дүлий" эсвэл "n00by" байсан ч үргэлж сайн байдаг, зүгээр л зааварчилгаа гэх мэт аюулгүй орон зайг хайж олоорой!

Алхам 2: Raspberry Pi ба микроконтроллерийн хооронд ямар ялгаа байдаг вэ?

Raspberry Pi нь жижигхэн, хөөрхөн төдийгүй бүрэн хэмжээний компьютер юм!: D

Компьютерууд нь микропроцессор, микроконтроллертой бөгөөд олон ажлыг нэг дор гүйцэтгэх боломжтой.

Микропроцессор бол компьютерт "хүнд ачаа өргөх" үйлдэл юм. Энэ нь компьютерийг ажиллуулах заавар, тооцооллыг гүйцэтгэдэг. Микропроцессор нь микроконтроллероос хамаагүй хурдан боловч тэдэнд RAM, Оролт/Гаралтын порт гэх мэт гадаад эх үүсвэр хэрэгтэй байдаг бол микроконтроллер нь ихэвчлэн бие даасан байдаг.

Компьютер (оролт, гаралт, хадгалалт, боловсруулалттай) нэгэн зэрэг хэд хэдэн програм ажиллуулах боломжтой - та интернетээр аялах, хуучин зургуудаа эргэн дурсах, цаас бичих, 1000 табыг нэгэн зэрэг нээх боломжтой! Микроконтроллерууд … тийм ч их биш. Та эдгээрийн нэгийг хийж чадна, гэхдээ бүгдийг нь хийж чадахгүй.

Raspberry Pi -ийн талаар илүү ихийг мэдэхийг хүсвэл энэхүү гарын авлагын сүүлийн хэсгийг үзнэ үү!

Алхам 3: Arduino (Uno)

Хүчтэй, нээлттэй эх сурвалжтай микроконтроллер, програмчлалын орчин нь хэлхээний талаар тодорхой мэдлэгтэй эхлэгчдэд зориулагдсан болно.

Зөвлөмж болгож буй нас: 12+ (хүүхдүүд програмчлал, алгебртай тухтай байдаг)

Хэцүү байдал: дунд

Дундаж зардал: ~ 35 доллар

Маш олон төрлийн Arduino самбар байдаг. Энэ бол эхлэгчдэд хамгийн тохиромжтой Arduino Uno юм! Илүү том, жижиг, элэгддэг, робот гэх мэт тусгай зориулалтын хэрэгслүүд байдаг.

Arduino -ийн самбар, програмчлалын газрын зургийг сайн мэддэг байх нь компьютерийн шинжлэх ухаан, инженерчлэл, дизайны чиглэлээр төсөл, ажил мэргэжлийн талаар сайн мэддэг байх.

Тоног төхөөрөмжийн онцлог

• Arduino Uno нь 14 дижитал оролт ба гаралт ("I/O"), 6 аналог I/O зүү, 2 Power Out pin (3.3V ба 5V), 3 Ground (GND) зүүтэй.
• Цахилгаан оролт нь 5 -аас 12 VDC хүртэл байж болно

• ICSP толгой нь "бамбай" гэж нэрлэгддэг олон төрлийн нэмэлт самбарыг холбох боломжийг танд олгоно.

  Жишээлбэл, та Arduino -г сүлжээнд холбохын тулд WiFi бамбай нэмж болно

Програмчлалын хэл: Цахилгаан утас (C ++ хослол/боловсруулалт)

Төслийн жишээ: Хөдөлгөөнт реактив Maze тоглоомыг сэгсэрнэ үү!

Худалдан авах/Дэлгэрэнгүй үзэх: Arduino вэбсайт

Алхам 4: Микро: Бит

Кодлох, техник хангамжийг дөнгөж эхэлж буй хүүхдүүд, хүмүүст ээлтэй найрсаг микроконтроллер.

Санал болгож буй нас: 8+ (эсвэл хүүхдүүд хэлхээ, энгийн багаж хэрэгсэлтэй тухтай)

Хэцүү байдал: эхлэгч

Дундаж зардал: ~ 15 доллар

Micro: Bit нь код бичиж сурах, бусдад, ялангуяа бага ангийн сурагчдад хэрхэн код бичих, энгийн, хурдан электрон загвар гаргахад суралцах гайхалтай хэрэгсэл юм.

Micro: Bit нь боловсролын компьютерийг дэлхийн өнцөг булан бүрт нэвтрүүлэх зорилгоор Майкрософт ба ВВС -ийн хамтын ажиллагаа юм.

Тоног төхөөрөмжийн онцлог:

• Микро: Бит нь 3 дижитал ба аналог оролт/гаралт, 1 унтраах гаралт (3.3V), 1 газардуулга (GND) зүүтэй
• Эрчим хүчний оролт нь микро USB кабель эсвэл батерейны холбогчоор 3-5 VDC байх ёстой.

• Түүнчлэн олон тооны оролт, гаралт, мэдрэгчтэй!

  • 5x5 (25) LED матриц
  • Хоёр (2) товчлуур (A, B)
  • Радио дамжуулагч ба хүлээн авагч
  • Хурдасгуур
  • Луужин
  • Гэрэл ба температур мэдрэгч
• Илүү их оролт/гаралтын зүү авахын тулд Micro: Bit breakout -ийг аваарай!

Програмчлалын хэл: Блок дээр суурилсан эсвэл Javascript (www. MakeCode.org); Мөн CircuitPython ашиглаж болно

Төслийн жишээ: Messenger Messenger хүүхэлдэй!

Худалдан авах/Дэлгэрэнгүй үзэх: Микро: Бит вэбсайт

Алхам 5: Тоглоомын талбайн экспресс

Олон талт микроконтроллер нь кодчилол, техник хангамжийг дөнгөж эхэлж байгаа хүүхдүүд болон хүмүүст тохиромжтой.

Тэмдэглэл: Circuit Playground Classic бас байдаг - тоног төхөөрөмж нь бараг ижил боловч энэ самбарыг Arduino IDE дээр програмчилсан болно.

Санал болгож буй нас: 8+ (эсвэл хүүхдүүд хэлхээ, энгийн багаж хэрэгсэлтэй тухтай)

Хэцүү байдал: эхлэгч

Дундаж зардал: ~ 25 доллар

Circuit Playground Express буюу CPX нь код бичиж сурах, бусдад код бичиж сургах, эхлэгчдэд зориулан хурдан туршилтын загвар гаргахад туслах хэрэгсэл юм.

Circuit Playground Express бол Adafruit Industries -ийн бүтээсэн хүчирхэг, олон талын микроконтроллер юм.

Тоног төхөөрөмжийн онцлог

• CPX нь дижитал/аналог оролт ба гаралтын ("I/O") 7 цагирагтай бөгөөд тэдгээр нь багтаамжийн мэдрэгчтэй!

  • 1 "үнэн" аналог I/O бөгж
  • 2 Цахилгаан гаралтын бөгж (3.3V)
  • 3 Ground (GND) тээглүүр
• Эрчим хүчний оролт нь микро USB кабель эсвэл батерейны холбогчоор 3-5 VDC байх ёстой.

• Мөн олон тооны оролт, гаралт, мэдрэгч байдаг!

  • 10 мини неопиксел (бүх өнгө байж болно)
  • 2 товчлуур (A, B)
  • 1 Слайд шилжүүлэгч

  • Хэт улаан туяаны дамжуулагч ба хүлээн авагч

    Алсын удирдлагын кодыг хүлээн авах/дамжуулах, CPX -ийн хооронд мессеж илгээх, зайны мэдрэгчийн үүргийг гүйцэтгэх боломжтой

  • Хурдасгуур
  • Дууны мэдрэгч ба мини чанга яригч
  • Гэрэл ба температур мэдрэгч

Програмчлалын хэл: Блок дээр суурилсан эсвэл Javascript (www. MakeCode.org); мөн CircuitPython and Wiring (Arduino IDE) ашиглаж болно

Төслийн жишээ: Minecraft дохио зангаа хянагч!

Худалдан авах/Дэлгэрэнгүй үзэх: Adafruit Industries

Алхам 6: Макей Макей

Интерактив танилцуулга микроконтроллер нь электроник, кодчилолд бага насны хүүхдүүд, ялангуяа хэлхээ, код барихгүйгээр технологитой тоглохыг хүсдэг хүмүүст тохиромжтой.

Зөвлөмж болгож буй нас: 5+ (эсвэл энгийн хэрэгслээр аятайхан хүүхдүүд)

Хэцүү байдал: эхлэгч

Дундаж зардал: ~ 50 доллар

Makey Makey бол электроник, технологийн чиглэлээр хийсэн анхны алхам юм - програмчлах шаардлагагүй! Матарны хавчаарыг дэвсгэрт холбож, гар, жимс, төмөр гэх мэт ямар нэгэн дамжуулагч материалыг холбож, гар болон хулганы зарим товчлуурыг дарна уу.

Makey Makey бол Arduino-тэй нийцтэй самбар бөгөөд үүнийг Arduino-ийн нэгдсэн хөгжлийн орчин ("IDE") ашиглан дахин програмчлах боломжтой гэсэн үг юм.

Тоног төхөөрөмжийн онцлог

• Makey Makey нь самбарын урд талд 6 (6) багтаамжтай мэдрэгчтэй дэвсгэртэй:

  • Дөрвөн нь гарны сумны товчлуурыг хянадаг.
  • Нэг нь хоосон зайг хянадаг ба
  • Нэг нь хулганы зүүн товчийг дарна.

• Самбарын ар талд илүү их хяналт тавих зориулалттай толгойн зүү байдаг (мөн багтаамжийн мэдрэгчтэй):

  • Үсгийг дүрсэлсэн зургаан (6) зүү,
  • Сум руу харуулсан дөрвөн (4) тээглүүр,
  • Хулганы товчлуурыг харуулсан хоёр (2) тээглүүр ба
  • Хоосон зайны товчлуурыг харуулсан нэг (1) зүү.
  • Түүнчлэн гурван (3) ерөнхий I/O зүү, 5V цахилгаан зүү, газардуулгын зүү байдаг.

Програмчлалын хэл: Эхлэгчдэд хамаарахгүй; Scratch програм бичих боломжтой (блок дээр суурилсан); Wiring дээр дахин програмчлах боломжтой (Arduino IDE)

Жишээ төслүүд

Эхлэгч: Шал төгөлдөр хуур

Дунд шатны: Интерактив судалгааны тоглоом!

Худалдан авах/Дэлгэрэнгүй үзэх: Makey Makey вэбсайт

Алхам 7: Бусад нийтлэг самбар

Нэг хичээлд багтаах хэт олон микроконтроллер байна. Хэрэв танд онцгой нарийн мэргэжлийн хэрэгцээ байгаа бол үүнд зориулсан микроконтроллер байх болно (яг л апп шиг!). Энэхүү гарын авлагад дурдаагүй бусад самбаруудын талаар мэдэхийг хүсвэл SparkFun Electronics болон Adafruit Industries -ийн бараа материалуудтай танилцаж,/эсвэл энэ чиглэлээр ажилладаг хүмүүсээс асуугаарай!

Энд миний дуртай хэдэн зүйл байна:

Бөөмийн фотон

Arduino Nano -ийн нэгэн адил Photon бол утасгүй програмчлах боломжтой WiFi холболттой микроконтроллер юм. Хамгийн хялбар тохиргоо нь ухаалаг гар утасны (үнэгүй) програмыг ашигладаг боловч хэрэв та USB -ээр шууд Arduino*хэлтэй бараг ижил хэлээр програмчилж болно.

Зөвлөмж болгож буй нас: 12+ (эсвэл хүүхдүүд хэлхээ, кодчилолд тухтай байдаг)

Хэцүү байдал: дунд

Зардал: ~ 20 доллар

Дэлгэрэнгүй мэдээлэл авах, Photon -ийн тохиргоог авахын тулд Particle онлайн дэлгүүрийг эндээс үзнэ үү.

Програмчлалын хэл: Цахилгааны утас (их эсвэл бага)

Төслийн жишээ

IoT үйлдвэрлэлийн хэмжээс

*Утас нь кодын хүрээ тул ихэнх Arduino кодууд ямар ч өөрчлөлтгүйгээр ажиллах болно. Мөн C/C ++ эсвэл ARM угсралт дээр бичих боломжтой

Adafruit HUZZAH ESP8266 Breakout

Супер жижиг, супер хямд (одоо IoT* нийгэмлэгт маш их алдартай) WiFi микроконтроллер. Танд FTDI эсвэл консол кабель хэрэгтэй болно. Та Arduino IDE -ийг ашиглан энэ самбар эсвэл NodeMCU -ийн Lua Interpreter програмыг ашиглаж болно.

Санал болгож буй нас: 14+ (эсвэл тоног төхөөрөмж, програм хангамжтай хүүхдүүд тухтай)

Хэцүү байдал: дунд зэргийн ++

Зардал: ~ 10 доллар

Дэлгэрэнгүй мэдээллийг HUZZAH Adafruit бүтээгдэхүүний хуудаснаас авна уу.

(SparkFun нь "ESP8266 Thing" нэртэй ижил төстэй самбартай бөгөөд үүнийг эндээс ~ 15 доллараар олох боломжтой.)

Програмчлалын хэл: Луа (Python шиг) эсвэл Wiring (Arduino IDE)

*IoT нь "Интернетийн зүйл" гэсэн утгатай бөгөөд энэ нь мэдрэгч, гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл гэх мэт төрөл бүрийн тоног төхөөрөмжийг интернетэд холбох, удирдахыг хэлдэг.

Adafruit Trinket M0

Жижигхэн боловч хүчирхэг микроконтроллер нь компьютер ба микроконтроллерийн хоорондох шугамыг бүдгэрүүлдэг (ATSAMD21E18 32 битийн Cortex M0 процессортой). Үүнийг Circuit Python эсвэл Arudino IDE дээр програмчилж болно.

Санал болгож буй нас: 14+ (эсвэл тоног төхөөрөмж, програм хангамжтай хүүхдүүд тухтай)

Хэцүү байдал: дунд

Зардал: ~ 9 доллар

Дэлгэрэнгүй мэдээллийг Trinket M0 -ийн Adafruit бүтээгдэхүүний хуудаснаас авна уу.

Програмчлалын хэл: CircuitPython эсвэл Wiring (Arduino IDE)

Arduino Zero холбогдож болох микроконтроллертой ижил төстэй бусад M0 хавтангууд байдаг. Хэрэв энэ нь таны хэрэгцээнд нийцэхгүй бол Adafruit болон SparkFun вэбсайтуудаас хайж олоорой!

Алхам 8: Зүүж болох микроконтроллерууд

Түүнчлэн элэгддэг төслүүдэд зориулагдсан цөөн тооны микроконтроллерууд байдаг!

Эдгээр онцлог шинж чанарууд нь угааж болдог тул та хийсэн гайхалтай төслөөсөө салгах шаардлагагүй (гэхдээ батерейгаа салгаарай!).

Зүүж болох микроконтроллерууд нь тусгай I/O зүүтэй бөгөөд ингэснээр хувцас оёх, дамжуулагч утас бүхий хэлхээг оёход хялбар болгодог. Энд миний дуртай хэдэн зүйл байна:

Adafruit FLORA

14 оролт, гаралттай дугуй оёдог микроконтроллер. Угааж болно (гэхдээ батерейг нь салга).

Зөвлөмж болгож буй нас: 12+ (эсвэл хүүхдүүд хэлхээ, кодчилолд тухтай байдаг)

Хэцүү байдал: дунд

Зардал: 15 доллар

Програмчлалын хэл: Утас (Arduino IDE)

Дэлгэрэнгүй мэдээллийг Adafruit FLORA бүтээгдэхүүний хуудаснаас авна уу.

Ардуино Жемма

3 оролт, гаралттай жижиг оёдог микроконтроллер. Нуугдах, жижиг зүйлтэй холбогдох, үнэт эдлэл хийхэд тохиромжтой.

Зөвлөмж болгож буй нас: 12+

Хэцүү байдал: дунд

Зардал: ~ 5 доллар

Програмчлалын хэл: Утас (Arduino IDE)

Дэлгэрэнгүй мэдээллийг Arduino Gemma бүтээгдэхүүний хуудаснаас авна уу.

Ардуино Лилипад

14 боломжтой оролт, гаралттай дугуй оёдог микроконтроллер.

Зөвлөмж болгож буй нас: 12+

Хэцүү байдал: дунд

Зардал: ~ 25 доллар

Програмчлалын хэл: Утас (Arduino IDE)

Дэлгэрэнгүй мэдээллийг Lilypad -ийн SparkFun бүтээгдэхүүний хуудаснаас авна уу.

Алхам 9: Raspberry Pi 3

Raspberry Pi буюу товчхондоо Pi бол кредит картны хэмжээтэй компьютер* бөгөөд Линуксийн тусгай хувилбарыг ажиллуулдаг бөгөөд техник хангамжийг хянах програмчлагдсан байдаг.

Зөвлөмж болгож буй нас: 12+Эсвэл кодлох, алгебртай хүүхдүүд тухтай байдаг

Хэцүү: дунд зэрэг (компьютер шиг хялбар)

Дундаж зардал: ~ 35 доллар

Raspberry Pi компьютер, эсвэл товчхондоо Pi нь "стандарт" компьютер эсвэл бүх төрлийн техник хангамжийн төслийг хянагч болгон ашиглаж болно. Энэ бол хүүхдүүдэд код бичиж сурах хамгийн анхны гайхалтай компьютер бөгөөд техник хангамжийн мэргэжилтнүүд роботоос эхлээд 3D принтерээс эхлээд гэрийн автоматжуулалтын систем хүртэл бүх төрлийн электрон төсөл боловсруулахад өргөн хэрэглэгддэг!

Raspberry Pi нь электрон бараа бүтээх арга барилаа өөрчилсөн! Хэд хэдэн өөр хувилбар байдаг бөгөөд хамгийн сүүлийнх нь Raspberry Pi 3 ба Pi Zero, Pi 3 -ийн бяцхан хувилбар нь ердөө 10 доллар юм.

Тоног төхөөрөмжийн тойм

• Санал болгож буй үйлдлийн систем ("OS") нь Linux -ийн Raspbian нэртэй тусгай хувилбар юм.

• Pi нь ерөнхий зориулалтын оролт, гаралтын ("GPIO") 40 зүүтэй.

  • 26 дижитал I/O зүү (аналог оролтгүй)
  • 4 цахилгаан гаралтын зүү (хоёр 3.3V ба хоёр 5V)
  • 8 Ground (GND) тээглүүр
  • 2 тусгай зүү (I2C ID EEPROM, зөвхөн дэвшилтэт хэрэглээ)

• Pi нь компьютерын хамгийн стандарт функцуудтай:

  • 4 USB порт
  • 1 Ethernet порт
  • 1 HDMI порт
  • 1 аудио үүр
  • 1 камерын модулийн порт

Програмчлалын хэл (GPIO тээглүүрийн хувьд): Python эсвэл C ++

Энэ бол бүрэн компьютер тул та хүссэн хэлээрээ програмчлах боломжтой, үүнд бусад микроконтроллер програмчлах боломжтой!

Жишээ төслүүд

IoT гэрийн тэжээвэр амьтдын хяналт!

Цохилтын хүчний хяналт

Худалдан авах/Дэлгэрэнгүй мэдээлэл: Raspberry Pi Foundation

*Pi -г стандарт микроконтроллертой адил ашиглаж болох ба микроконтроллерыг хянах боломжтой! Үндсэндээ Pi бол үнэхээр гайхалтай бөгөөд би үүнийг техникийн хувьд компьютер ч гэсэн оруулах ёстой *

Алхам 10: Эцсийн бодол

Хэрэв та дөнгөж эхэлж байгаа бөгөөд бүх төрлийн төсөл хэрэгжүүлэхийг хүсч байвал Circuit Playground Express -ийг санал болгож байна. Босоход маш хялбар бөгөөд олон тонн төхөөрөмжтэй.

Хэрэв та компьютерийн сүлжээ, хиймэл оюун ухаан, интернетэд холбогдох (жишээ нь "Ухаалаг гэр" хийх) маш их сонирхож байгаа бол би Raspberry Pi -ийг санал болгож байна.

Хэрэв та бат бөх, тогтвортой, найдвартай самбарыг олон төрлийн төсөл бүтээхийг хүсч байвал Arduino -той хамт яваарай.

Хэрэв та хаанаас эхлэхээ мэдэхгүй хэвээр байгаа бөгөөд айдас түгшүүртэй байгаа бол Micro: Bit -ээс эхлээрэй - энэ нь ердөө 15 доллар бөгөөд тоглох олон сонирхолтой зүйлүүд байдаг. Нэмж хэлэхэд хэрэв та найздаа зориулж бэлэг авбал lil -ийн мессежийг нааш цааш нь илгээж болно:)

Миний танд өгөх хамгийн сайн зөвлөгөө бол өөрийн дуртай төслийг олж, түүнийгээ бүтээх явдал юм! Олон тооны онлайн хичээлүүд байдаг тул ижил эсвэл ижил төстэй төслийг бүтээсэн хүнийг хайж олоорой. Тэдний олж мэдсэн зүйлээс үндэслэн хүссэнээрээ тохируулаарай!

Мэдээжийн хэрэг, холбоотой бүх асуултаа коммент хэсэгт үлдээгээрэй, би туслахын тулд чадах бүхнээ хийх болно!

Аз жаргалтай хакерууд!