آشنایی با برد آردوینو — بخش دوم: معرفی انواع برد و ویجت‌ها

۱۴۵۵ بازدید
آخرین به‌روزرسانی: ۱۴ آذر ۱۴۰۱
زمان مطالعه: ۷ دقیقه
آشنایی با برد آردوینو — بخش دوم: معرفی انواع برد و ویجت‌ها

در بخش اول این مقاله با ساختار کلی بردهای آردوینو و کاربردهای این قطعه در کامپیوتر و الکترونیک آشنا شدید. در این بخش به معرفی انواع بردهای آردوینو می پردازیم و در پایان برخی از ویجت های کاربردی در آردوینو را معرفی خواهیم کرد.

اجزای برد آردوینو

انواع بردهای آردوینو می توانند برای مقاصد مختلفی به کار روند. این بردها تفاوت های جزئی با هم دارند، اما اکثر آنها شامل اجزای زیر هستند:

آردوینو

منبع تأمین انرژی (USB/درگاه اتصال آداپتور)

هر برد آردوینو به منبعی جهت تأمین انرژی نیاز دارد. آردوینو را می توان با استفاده از یک کابل USB به رایانه متصل کرد و یا با استفاده از منبع تغذیه (یک آداپتور) به درگاه مخصوص آن متصل کرد. در تصویر بالا درگاه USB با شماره (1) و درگاه اتصال به آداپتور با شماره (2) مشخص شده است.

اتصال USB علاوه بر تأمین برق می تواند برای بارگذاری کدهای نوشته شده، بر روی برد آردوینو به کار رود.

نکته: برای تأمین برق آردوینو، نباید از منبع برقی با قدرت بیشتر از 20 ولت استفاده کرد (با این ولتاژ دستگاه می سوزد). ولتاژ توصیه شده برای اکثر مدل های آردوینو بین 6 تا 12 ولت است.

پین‌های (5V، 3.3V، GND، آنالوگ، دیجیتال، PWM، AREF)

پین ها در آردوینو محلی برای اتصال سیم ها به منظور ساخت یک مدار هستند. معمولاً این پین ها به وسیله سیم به مدارات سوراخ دار متصل می شوند. آردوینو پین های مختلفی دارد که هر یک با برچسب متفاوتی مشخص شده اند و برای پیاده سازی توابع گوناگون استفاده می شوند.

پین شماره  3: پین GND (مخفف Ground)، که محل سیم اتصال کامل به زمین است. چندین پین GND در برد آردوینو وجود دارد که شما می توانید ازهرکدام از آنها برای تأمین اتصال به زمین برای مدار خود استفاده کنید.

پین (4) 5V و پین (5) 3.3V: واضح است که پین 5 ولت برای تأمین 5ولت انرژی و پین 3.3 ولت برای تأمین 3.3 ولت انرژی می باشد. اکثر اجزای ساده ای که به آردوینو متصل می شوند، با ولتاژ 5 یا 3.3 کار می کنند.

پین آنالوگ (6): زیر برچسب مربوط به ورودی های آنالوگ (Analog In)، محدوده ورودی های این بخش وجود دارد. این پین ها در برد Uno به تعداد 6 عدد (از A0 تا A5) هستند. این پین ها می توانند سیگنال دریافتی (برای مثال از یک سنسور آنالوگ مانند سنسور دما) را خوانده و آن را به مقادیر دیجیتالی قابل خواندن تبدیل کنند.

پین دیجیتال (7): در کنار پین های آنالوگ، 13 پین دیجیتال نیز بر روی برد UNO در آردوینو وجود دارد. این پین ها می توانند برای ورودی های دیجیتال (مانند فشردن یک دکمه) و خروجی های دیجیتال (مانند روشن کردن LED) استفاده شوند.

پین شماره 8 (PWM): اگر به شکل بالا دقت کنید، در کنار بعضی از پین های دیجیتال (10،9،6،5،3 و 11 در برد UNO)، علامت مد (~)، درج شده است. در حالت معمول این پین ها به حالت دیجیتال عمل می کنند. اما این پین ها می توانند برای مدولاسیون پهنای پالس (PWM) هم استفاده شوند. مدولاسیون پهنای پالس یا مدولاسیون مدت زمان پالس، نام تکنیکی است که استفاده گسترده ای در صنایع الکترونیک و مخابرات دارد. از این روش برای کارهایی مانند کدینگ پیام های مخابراتی، کنترل توان دستگاه های الکتریکی، شارژ باتری و … استفاده می شود. برای مثال این پین ها می توانند خروجی آنالوگ را (مانند کنترل نور LEDها) شبیه سازی کنند.

پین شماره 9 (AREF): مخفف مرجع آنالوگ است. اغلب اوقات شما می توانید این پین را بدون استفاده رها کنید. اما گاهی اوقات برای تنظیم ولتاژ مرجع خارجی (بین 0 و 5 ولت) به منظور تعیین حد بالای پین های ورودی آنالوگ از این پین استفاده می شود.

دکمه تنظیم مجدد

مشابه نینتندو(کنسول بازی)، آردوینو دکمه ای برای بازنشانی تنظیمات (شماره 10)، دارد. فشردن این دکمه به طور موقت، پین بازنشانی را به زمین متصل می کند و هر کدی که روی آردوینو بارگذاری شده است، مجدد راه اندازی می شود. این دکمه در حالتی که کد شما قابلیت تکرار نداشته باشد اما شما بخواهید آن را برای چندین بار تست کنید، می تواند بسیار مفید باشد. برخلاف نینتندو، که با فشردن دکمه reset، چنانچه مشکلی ایجاد شده باشد دستگاه مجدداً تنظیم شده و مشکل را رفع می کند. در آردوینو فشردن این دکمه، هیچ مشکلی را حل نمی کند، فقط کدها مجدداً اجرا می شوند.

چراغ نمایانگر روشن بودن دستگاه

بر روی برد، پایین و سمت راست کلمه UNO، یک چراغ LED کوچک، کنار کلمه ON وجود دارد (شماره 11). زمانی که شما برد آردوینو را به منبع برق وصل می کنید، این چراغ روشن می شود. اگر چراغ روشن نشد، بدین معناست که مشکلی پیش آمده است. بنابراین شما باید مجدد مدار را بررسی کنید.

چراغ های RX و  TX

TX مخفف مخابره (transmit) و RX مخفف دریافت (Receive) است. این نشانه ها در الکترونیک به منظور نمایش برقراری ارتباطات سریال است. در بردهای آردوینو، این برچسب ها در دو مکان، یک بار در کنار پین های دیجیتال (در بخش 7) و بار دوم در کنار چراغ های شاخص TX و RX در شماره (12) ظاهر می شوند. این چراغ ها هر زمان که دریافت یا انتقال داده در آردوینو (مثلاً زمانی که برنامه جدید را برروی برد بارگذاری می کنید)، انجام می شود نشانگر انتقالات خواهند بود.

IC اصلی

مدار مجتمع یا آی سی، شی سیاه رنگ با پایه های تمام فلزی است که با شماره (13) مشخص شده است. از آی سی به عنوان مغز آردوینو یاد می شود. IC اصلی در انواع بردهای آردوینو متفاوت است اما معمولاً همه آنها از سری آی سی های ATmega محصول شرکت ATMEL استفاده می کنند. ممکن است قبل از بارگذاری یک برنامه جدید در آردوینو نیاز داشته باشید نوع آی سی (همراه با نوع برد) را بشناسید. این اطلاعات معمولاً می تواند در قسمت بالای IC قرار بگیرد. اگر می خواهید بیشتر در مورد تفاوت های بین IC ها بدانید، خواندن دیتاشیت های مربوط به آنها می تواند ایده خوبی باشد.

تنظیم کننده ولتاژ

تنظیم کننده ولتاژ (14)، در واقع چیزی نیست که شما بتوانید با آن تعامل داشته باشید. اما به طور بالقوه بد نیست بدانید که این قطعه چه کاربردی دارد. تنظیم کننده ولتاژ دقیقاً همین چیزی است که در عنوان آن ذکر شده است. این بخش، میزان ولتاژ ورودی به برد آردوینو را کنترل می کند. درست مانند دروازه بانی که از ورود ولتاژ اضافی که ممکن است به مدار آسیب بزند جلوگیری می کند. البته محدودیت هایی نیز در این بخش وجود دارد، بنابراین هرگز برد خود را به مقدار ولتاژ بیشتر از 20 ولت وصل نکنید.

خانواده بردهای آردوینو

آردوینو بردهای مختلفی دارد که هریک قابلیت های متفاوتی دارند. علاوه براین، بخشی از سخت افزار متن باز است، بدین معنا که افراد می توانند مشتقات بردهای آردوینو را تغییر داده و حتی گاهی عملکرد و توابع بیشتری را ارائه دهند.

اگر مطمئن نیستید که کدام برد برای پروژه شما مناسب است، می توانید ادامه مطلب را در مورد انواع بردهای آردوینو مطالعه کنید.

برد آردوینو Uno

برد Uno یک انتخاب عالی برای شروع کار با آردوینو است. این برد حاوی همه آن چیزهایی است برای شروع نیاز دارید. برد Uno، دارای 14 پین دیجیتال ورودی/ خروجی (شامل 6 پین که می تواند به عنوان خروجی PWM استفاده شود)، 6 ورودی آنالوگ، اتصال USB، درگاه برق، دکمه تنظیم مجدد و ... است. این ها همه مواردی است که برای پشتیبانی از میکروکنترلر به آن نیاز دارید. شما می توانید به سادگی این برد را با استفاده از USB به کامپیوتر وصل کرده و یا با یک آداپتور یا باتری برق مورد نیاز آن را تأمین کنید.

برد آردوینو

برد آردوینو LilyPad

LilyPad یک فناوری پوشیدنی الکترونیکی است که توسط لی بوچلی (Leah Buechley) طراحی شده است. هر لیلی پاد، به صورت خلاقانه با یک پد متحرک و یک صفحه تخت طراحی شده است تا بتواند به راحتی با استفاده از نخ های رسانا، به لباس دوخته شود. لیلی پاد نیز شامل ورودی، خروجی، دکمه پاور و سنسور های مخصوص به خود است که به طور خاص برای پارچه های الکترونیکی ساخته شده است. به صورتی که حتی قابل شستشو نیز هستند.

آردوینو پوشیدنی

برد قرمز آردوینو RedBoard

افراد همواره به دنبال ساده ترین و با دوام بردها هستند. هر برد با دیگری تفاوت های جزئی دارد و هیچ بردی وجود ندارد که همه آنچه نیاز داریم، داشته باشد. در نهایت نسخه ای جدید توسط اسپارک فان (SparkFun) ارائه شد که تمام ویژگی های مورد علاقه کاربران را ترکیب می کرد.

برد قرمز را می توان با استفاده از محیط یکپارچه توسعه و یک کابل MiniUSB برنامه ریزی کرد. این مورد در ویندوز 8 بدون نیاز به تغییرات امنیتی کار می کند. با توجه به استفاده از تراشه USB/FTDI در این برد، سیستم پایدارتری نسبت به سایر بردها ایجاد شده است. علاوه براین، این تراشه به صورت کاملاً تخت اضافه شده است و باعث می شود به سادگی بتوانید آن را در پروژه خود جاسازی کنید. تنها کافیست برد را به کامپیوتر متصل کرده، گزینه Arduino UNO را از منوی بردها انتخاب کنید. حال شما آماده ارسال کد هستید. شما می توانید برای تأمین برق این برد، از USB یا درگاه (جک) مخصوص استفاده کنید. بخش تنظیم ولتاژ در این برد، می تواند ولتاژ ورودی به برد را بین 7 تا 15 ولت (DC) کنترل کند.

آردوینو قرمز

برد آردوینو Mega

این برد مانند برادر بزرگ برد UNO است. این برد 54 پین ورودی / خروجی دیجیتال (شامل 14 پین که می تواند به عنوان PWM استفاده شود)، 16 ورودی آنالوگ، اتصال USB، جک تأمین انرژی و دکمه تنظیم مجدد است. اینها همه مواردی است که برای پشتیبانی از میکروکنترلر نیاز دارید. این برد به سادگی با استفاده از کابل یا آداپتور به برق متصل می شود. تعداد زیاد پین های این برد، آن را به ابزاری مفید برای پروژه هایی که ورودی و خروجی زیادی دارند (مثل چندین دکمه و چراغ)، تبدیل کرده است.

آردوینو

برد آردوینو لئوناردو

برد لئوناردو (Leonardo)، اولین برنامه توسعه آردوینو است که برای استفاده از یک میکروکنترلر با کمک یک USB ساخته شده است. این به معنی بردی ساده تر و ارزان تر است. همچنین، به دلیل اینکه برد به طور مستقیم از USB استفاده می کند، کتابخانه های متنوعی که عمل شبیه سازی صفحه کلید، موس و ... را انجام می دهند، در دسترس قرار می دهد.

آردوینو

خانواده‌های توسعه‌پذیر

در حالی که برد آردوینو ظاهر زیبایی دارد، اما نمی تواند به تنهایی کاری انجام دهد و شما باید چیزهایی را به آن وصل کنید. آموزش های زیادی در مورد انواع کامپوننت ها و افزونه های قابل استفاده با آردوینو وجود دارد. اما به ندرت در مورد انواع کلی وسایلی که می توانند به آردوینو متصل شوند، صحبت شده است. در این بخش به معرفی سنسورهای اولیه و همچنین شیلدهای (Shield) موجود در آردوینو می پردازیم.

سنسورها

با چند خط کد ساده، آردوینو می تواند با انواع حسگرهای مختلف از قبیل حسگرهای نور، درجه حرارت، درجه انعطاف پذیری، فشار، شتاب، اندازه گیری میزان مونواکسید کربن، میزان رادیواکتیو، رطوبت و ... ارتباط و تعامل داشته باشد.

سنسورهای آردوینو

شیلدهای آردوینو

علاوه بر سنسورها، شیلدهایی (Shield) نیز وجود دارد که به صورت تخته های پیش ساخته هستند. این تخته ها، قابلیت های بیشتری را برای استفاده از بردها عرضه می کنند. با استفاده از این قطعات می توان از قابلیت هایی مانند کنترل موتورها، اتصال به اینترنت، ارائه ارتباطات بی سیم، کنترل صفحه LCD و ... بهره مند شد. این شیلدها نیاز به سیم کشی ندارند و طراحی آنها به گونه ای است که می توان آنها را بر روی بردهای آردوینو جاسازی کرد.

با استفاده از آردوینو و به کمک شیلدهای متنوعی که برای آردوینو ساخته شده به سادگی می‌توانید پروژه‌های اینترنت اشیا را پیاده‌سازی کنید.

شیلدهای آردوینو

نمایی از شیلدهای موجود برای افزایش قدرت و قابلیت برد آردوینو

اکنون که شما همه چیز را درباره خانواده آردوینو آموخته اید، ممکن است بخواهید برای پروژه خود از آنها استفاده کنید. باید بدانید که شیلدها و سنسورهای زیادی برای تقویت برد و افزایش قابلیت های آن وجود دارد. بنابراین شما باید متناسب با نیاز پروژه، قابلیت های بردهای موجود را بسنجید و برد موردنظر را انتخاب کنید.

 

منبع

بر اساس رای ۶۲ نفر
آیا این مطلب برای شما مفید بود؟
اگر بازخوردی درباره این مطلب دارید یا پرسشی دارید که بدون پاسخ مانده است، آن را از طریق بخش نظرات مطرح کنید.
۵ دیدگاه برای «آشنایی با برد آردوینو — بخش دوم: معرفی انواع برد و ویجت‌ها»

تشکر بابت آموزش مفیدتون

سلام. وقتتون بخیر. از متن میتونیم برای تحقیق و ارسال به استاد. کپی کنیم؟

سلام، وقت شما بخیر؛

شرایط استفاده از مجله فرادرس به صورت کامل در این لینک شرح داده شده است.

از اینکه با مجله فرادرس همراه هستید از شما بسیار سپاسگزاریم.

خیلی عالی بود ممنون

بسیار نیکو استفاده بردم

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *