برد آردوینو Arduino

آردوینو بردی است که مبدا ساخت آن کشور ایتالیا است. یکی از معروف ترین و پرکاربردترین بردهای آردوینو برد آردوینو Uno است. Uno در زبان ایتالیایی به معنی یک است که یعنی این برد نسل اول خودش می باشد.

آردوینو در واقع بستری سخت افزاری و نرم افزاری برای پیاده سازی بردهای الکترونیکی است. هدف از ساخت این برد آسان سازی مفهموم بردها و کدنویسی آن ها است. کدهایی که برای بردهای آردوینو نوشته می شوند به صورت open-source در اختیار عموم قرار می گیرد. استفاده از بردهای آردوینو مزیت های متعددی دارد، به عنوان مثال این برد می تواند ماژول های کاربردی را راه اندازی کند. کدنویسی این ماژول ها با استفاده از بستر آردوینو ساده و روان خواهد بود.

برد آردوینو

در صورتی که طرح های الکترونیکی را با بردهای آردوینو اجرا کنیم، پیچیدگی ها و دشواری های بسیاری را دور زده ایم. به عنوان مثال:

• راه اندازی اولیه طرح آسان تر خواهد بود
• سیم کشی ها کم تر خواهد بود
• در برنامه نویسی سخت افزاری دیگر نیازی به نوشتن تمام توابع پایه ای نخواهد بود
• نیازی به لحیم کاری نخواهیم داشت.

در صورتی که بخواهید برای بردهای دیگر برنامه نویسی کنید باید بابت نرم افزار هزینه کنید. این در حالی است که استفاده از آردوینو این هزینه ها را به دنبال نخواهد داشت. پروژه های بسیار زیادی وجود دارد که شما می توانید به برنامه آن ها دسترسی کاملاً رایگان داشته باشید.

برد آردوینو Uno مثل یک هسته برای دستگاه کار می کند و ماژول هایی که به آن متصل اند مانند بازو عمل می کنند. میکروکنترلرها دارای هسته های متفاوتی هستند. یکی از شرکت های تولید کننده هسته میکروکنترلر شرکت ATMEL است که هسته ATmaga328 تولید این شرکت است و بر روی برد آردوینو Uno قرار دارد.

علاوه بر برد آردوینو به قطعات دیگری مثل ماژول ها، اتصالات و نرم افزار نیز احتیاج داریم تا بتوانیم یک پروژه الکتریکی را راه اندازی کنیم.

ماژول ها

ماژول ها یکسری بردهای کمکی هستند که سنسورها و ابزارهای دیگر را به برد آردوینو متصل می کنند و گوشه ای از کار پردازش نیز برعهده آن ها می باشد. اندازه ماژول ها معمولاً از کف دست کوچکتر است.

اتصالات

برای اتصال راحت برد آردوینو به دیگر اجزا و قطعات از  brad board و سیم های اتصال به نام jumper wire استفاده می شود. استفاده از brad board سبب می شود تا در حین کار آشفتگی ذهنی به وجود نیاید. عیب و مونتاژ کردن دستگاه با استفاده از این بردها آسان تر خواهد بود.

منبع تغذیه

برد آردوینو می تواند تا ۶ ولت جریان را به صورت مستقیم در مدار داشته باشد. اما در صورتی که از باتری استفاده کنیم مقدار برق بیشتری را می توان وارد مدار کرد. با بستن باتری های کتابی و یا باتری های ۱٫۵V به صورت سری می توان بین ۹-۶ ولت برق را در مدار داشت.

نرافزار

برای اینکه بتوانید برنامه خود را وارد میکروکنترلر کنید باید از نرم افزار استفاده کنید. این کار را با استفاده از نرم افزار اختصاصی آردوینو انجام می دهید که همان طور که گفتیم دانلود این نرم افزار رایگان و در دسترس عموم است. پروژه های بسیاری نیز در اینترنت و به صورت متن باز قرار دارد که می توانید از آن ها استفاده کنید.

آردوینو قادر است ماژول های ساده و پیچیده تر را به صورت از پیش طراحی شده بر روی خود داشته باشد. این ماژول می توانند برای راه اندازی میکروکنترلر و یا شیلدهای درایو موتور و حتی اتصال به شبکه وای فای باشند و قابلیت اضافه شدن به پروژه های شما را دارند.

کدنویسی برای آردوینو به زبان آردوینو است که شباهت بسیار زیادی به c++ دارد. این زبان در محیط کامپایلر آردوینو قابل کامپایل و پروگرام کردن روی برد است.

کد نویسی و توابع نویسی در آردوینو بسیار ساده است. به عنوان مثال کدنویسی توابع پایه ای مورد نیاز در کد زدن شامل توابع ریاضی مثل سینوس، توابع کار با زمان و توابع کار با امکانات جانبی میکرو مثل مبدل آنالوگ به دیجیتال و یا پورت سریال در آن به سادگی امکان پذیر خواهد بود. همچنین حجم کدنویسی با توجه به خصوصیت های آردوینو کاهش بسیار زیادی خواهد داشت.

آردوینو دارای بردهای متعددی است که در ادامه یکی از پرکاربردترین آن ها را معرفی خواهیم کرد.

Arduino Uno

برد آردوینو اونو (Arduino Uno)

این برد در واقع یک میکروکنترلر بر پایه ATmega328 می باشد. در واقع تمام این برد را می توان یک میکروکنترلر ATmega328 دانست. کار راه اندازی میکرو در این برد ساده شده و مدارات جانبی مورد نیاز برای راه اندازی مثل نوسان ساز، مدار ریست و غیره پیاده سازی شده است. در واقع می توان گفت فردی که می خواهد میکرو را راه اندازی کند هیچ گونه عملیات زمان بری را نباید انجام دهد و این کار را می تواند به راحتی هرچه تمام انجام دهد.

اجزای برد Arduino Uno

• ۱۴ پین ورودی (۶ عدد از این پین ها به عنوان خروجی pwm استفاده می شوند)
• ۶ ورودی آنالوگ
• یک نوسان ساز ۱۶ مگاهرتز
• یک پورت USB
• یک پاورجک به عنوان ورودی منبع تغذیه
• یک ICSP هدر
• یک دکمه ریست

با استفاده از این برد تمام امکانات مورد نیاز برای بکارگیری میکروکنترلر را خواهید داشت.

آردوینو Uno با یک کابل USB به کامپیوتر شما متصل می شود و با استفاده از یک آداپتور Ac-to-Dc و یک باتری راه اندازی خواهد شد.

کاربرد Arduino

آردوینو میکروکنترلری است که با استفاده از آن می توان کارهای بزرگی را حتی در مقیاس صنعتی انجام داد. چند نمونه از این کاربردها عبارت اند از:

• دستگاه ضد نشت گاز
• سنسور حساس به نور
• ساخت بازوهای مکانیکی اتوماتیک
• ربات های صنعتی (به منظور استفاده در ساخت و تولید)
• فرایندهای پالسی و واکنشی
• فشار سنج، دماسنج، رطوبت سنج
• و …

۳ پروژه مهم و اساسی بردهای Arduino

دستگاه CNC

برای ساخت این دستگاه به چند servo motor و یک رایانه مرکزی احتیاج داریم. هزینه چنین پروژه ای نسبت به دیگر پروژه های اندکی بالاتر است اما می توان با آن به درآمد زایی قابل توجهی رسید.

ربات مسیریاب

این پروژه را می توان با امکانات بسیار کم و ارزان راه اندازی کرد. ساخت این ربات ها امروزه طرفداران بسیاری پیدا کرده است.

سیستم کنترل هوشمند خانه با استفاده از اینترنت اشیاء

با استفاده از نرم افزارهای اندروید و یک ماژول وای فای یا بلوتوث می توانید دستگاه های خانه خود را از طریق دستورات صوتی و متنی کنترل کنید و در واقع خانه ای هوشمند بسازید. این مبحث در زیر مجموعه ی اینترنت اشیاء (IO T) قرار می گیرد. اینترنت اشیاء آینده بشریت است که در حال حاضر شکل گرفته و به سرعت در حال گسترش است و چیزی به فراگیری آن نمانده.

ربات خط تولید

در بسیاری از کارخانه بزرگ هوشمند سازی خط تولید به چشم می خورد. ربات های هوشمند در این کارخانه ها خط تولید را به دقت کنترل و محصولات را مرحله به مرحله تولید می کنند. می توان گفت میزان بهره برداری در این کارخانه بیشتر از کارخانه هایی است که از نیروی انسانی در خط تولید استفاده می کنند.

به عنوان نکته نهایی باید بگوییم تولید برد آردوینو با هدف آسان سازی مباحث الکترونیک و برنامه نویسی برای عموم افراد انجام شده است. ایده های خلاقانه ای که ممکن است در بخش های مختلف متحول کننده نیز باشد، می تواند با بردهای آردوینو یا بردهایی از این دست مثل بردهای رزبری پای امکان پذیر باشد. بنابراین اگر به مباحث الکترونیکی و ساخت و پرداخت ایده های ذهنی خود علاقه دارید، درنگ نکنید و مطمئن باشید حتی به صورت خودآموز و یا با آموزش های ابتدایی و ساده می توانید از این بردها استفاده کنید و به خانواده طرفداران مباحث الکترونیک بپیوندید.