Микроконтроллерлерге башталгычтын көрсөтмөсү: 10 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

Алыстан башкаруучу, роутер жана роботтордун жалпылыгы эмнеде? Микроконтроллерлер! Бул күндөрү башталгыч достук микроконтроллерлерди колдонууга оңой жана ноутбук, USB кабели жана кээ бир (бекер) ачык коддуу программалар менен программалоо. Woohoo !! Бардык долбоорлор, мына биз келдик!

Кармоо? 4324302* сыяктуу ар кандай микроконтроллерлер бар жана баштоо кыйын болушу мүмкүн, айрыкча, эгер сиз жаңы эле электроникага кирип жатсаңыз. Кайдан баштайсыз ?!

Ушул жерде, ббилер, менде чу бар. Сиз кандайдыр бир сонун электрондук долбоорлорду курууну, программалоону/технологияны үйрөнүүнү кааласаңыз да, же башкаларга электроника жөнүндө үйрөткүңүз келсе да, бул окуу куралы сиздин муктаждыктарыңызга, максаттарыңызга жана бюджетиңизге кайсы микроконтроллер туура келерин аныктоого жардам берет. Ооба! Кел, баштайлы!

Окуу убактысы: ~ 20 мүн

*Макул, макул, андай эмес *, бирок, албетте, бир нече ондогон!

1 -кадам: Күтө туруңуз …. Микроконтроллер деген эмне?

Балким, сиз бул сөздү көргөнсүз жана "wtf" сыяктуу болгонсуз, бирок суроого ыңгайлуу сезилген жок*. Абдан жакшы, бул жерде кыскача корутунду:

Микроконтроллер - бул бир программаны циклде иштетүүчү "жөнөкөй компьютер". Алар белгилүү бир тапшырманы аткаруу үчүн иштелип чыккан.

Бул колдонмодо биз сындыруучу такталары бар микроконтроллерлерге же микроконтроллерге туташууну жана программалоону жеңилдетүүчү тактага көңүл бурабыз.

Бузулган тактада микроконтроллердин казыктары басылган схемага ("ПХБ") ширетилет, ПКБга аталыштар же башка туташтыргычтар кошулат жана микроконтроллерди сигналдарды кабыл алууга даярдоо үчүн кээ бир негизги программалар же туруктуу программалар жүктөлөт.

*Суроолор "дудук" же "n00by" болсо дагы, ар дайым жакшы, жөн эле коопсуз орун табыңыз - Instructables сыяктуу!

2 -кадам: Raspberry Pi менен микроконтроллердин ортосунда кандай айырма бар?

Raspberry Pi кичинекей жана сүйкүмдүү гана эмес, бул толук кандуу компьютер!: D

Компьютерлерде бир эле убакта көптөгөн милдеттерди аткаруу үчүн чогуу иштеген микропроцессорлор жана микроконтроллерлер бар.

Микропроцессор - бул компьютердеги "оор жүк". Ал компьютердин иштешин камсыз кылган көрсөтмөлөрдү жана эсептөөлөрдү аткарат. Микропроцессорлор микроконтроллерлерге караганда алда канча ылдамыраак, бирок аларга RAM, Киргизүү/Чыгаруу порттору ж.б. сыяктуу тышкы ресурстар керек, ал эми микроконтроллер адатта өз алдынча.

Компьютерлер (киргизүү жана чыгаруу, сактоо жана иштетүү бар) бир эле учурда бир нече программаны иштете алат - сиз интернетте кыдырып, эски сүрөттөрдү эстеп, кагаз жаза аласыз жана 1000дей өтмөктү бир убакта ача аласыз! Микроконтроллерлер … анча деле көп эмес. Сиз ошол нерселердин бирин жасай аласыз, бирок баары эмес.

Raspberry Pi жөнүндө көбүрөөк билүү үчүн, бул окуу куралынын акыркы бөлүмүн караңыз!

3 -кадам: Arduino (Uno)

Башталгычтар үчүн микросхемалардын кээ бир билимдери үчүн иштелип чыккан күчтүү, ачык булактуу микроконтроллер жана программалоо чөйрөсү.

Сунушталган курактар: 12+ (балдар программалоо жана алгебра менен ынгайлуу)

Кыйынчылык: Орто

Орточо баасы: ~ $ 35

Arduino такталарынын көптөгөн түрлөрү бар. Бул Arduino Uno, башталгычтар үчүн эң ылайыктуу! Чоңураак, кичирээк, кийиле турган жана робототехника сыяктуу атайын колдонуу үчүн такталар бар.

Arduino такталары жана программалоо карталары менен тааныш болуу, информатика, инженерия жана дизайн боюнча долбоорлорго жана карьераларга жакшы.

Аппараттык өзгөчөлүктөр

• Arduino Uno 14 Digital Input & Output ("I/O") казыгы, 6 аналогдук I/O казыгы, 2 Power Out пини (3.3V жана 5V) жана 3 Ground (GND) казыгы бар.
• Power киргизүү 5 12 VDC каалаган жерде болушу мүмкүн

• ICSP аталыштары сизге "калкан" деп аталган ар кандай кошумча такталарды туташтырууга мүмкүндүк берет.

  Мисалы, сиз Arduinoңузду тармакка туташтыруу үчүн WiFi калканчын кошо аласыз

Программалоо тили: Зымдарды өткөрүү (C ++ комбинациясы/иштетүү)

Мисал Долбоор: Кыймыл-Реактивдүү Лабиринт Оюнун Чайкаңыз!

Сатып алуу/Көбүрөөк билүү: Arduino сайты

4 -кадам: Микро: Бит

Достор lil 'микроконтроллери балдар жана адамдар үчүн ыңгайлуу, коддоо жана аппараттык жабдууларды жаңыдан баштоо.

Сунушталган курактар: 8+ (же балдар схемалар жана жөнөкөй шаймандар менен ыңгайлуу)

Кыйынчылык: Башталгыч

Орточо баасы: ~ $ 15

Micro: Bit - бул кодду үйрөнүүнү баштоонун эң сонун куралы, башкаларды, өзгөчө башталгыч класстын окуучуларын, коддоону жана жөнөкөй жана тез электрондук прототиптерди түзүүнү үйрөтүү.

Micro: Bit - бул билим берүүчү компьютерлерди дүйнө жүзү боюнча класстарга алып келүү үчүн Microsoft менен BBCнин кызматташуусу.

Аппараттык өзгөчөлүктөр:

• Микро: Бит 3 санариптик жана аналогдук I/O казыктары, 1 Power Out пин (3.3V) жана 1 Ground (GND) пин бар
• Күч киргизүү микро USB кабели же батарея пакетинин туташтыргычы аркылуу 3-5 VDC болушу керек.

• Ошондой эле бортто көптөгөн кирүүлөр, чыгуулар жана сенсорлор бар!

  • 5x5 (25) LED матрицасы
  • Эки (2) баскычтар (A, B)
  • Радио берүүчү жана алуучу
  • Акселерометр
  • Компас
  • Жарык жана температура сенсорлору
• Көбүрөөк I/O казыктары үчүн Micro: Bit breakout алыңыз!

Программалоо тили: Блокко негизделген же Javascript (www. MakeCode.org); CircuitPython колдоно аласыз

Мисал Долбоор: Text Messenger Куурчагы!

Сатып алуу/Көбүрөөк билүү: Micro: Bit Website

5 -кадам: Circuit Playground Express

Ар тараптуу микроконтроллер балдар жана адамдар үчүн эң сонун, коддоо жана аппараттык жабдууларды жаңыдан баштоо.

Эскертүү: Classic Circuit Playground да бар - жабдык дээрлик бирдей, бирок бул такта Arduino IDEде программаланган.

Сунушталган курактар: 8+ (же балдар схемалар жана жөнөкөй шаймандар менен ыңгайлуу)

Кыйынчылык: Башталгыч

Орточо баасы: ~ $ 25

Circuit Playground Express, же CPX, коддоону үйрөнүүгө, башкаларга коддоону үйрөтүүгө жана эксперттер үчүн жаңы баштагандар үчүн тез прототиптерди түзүүгө жардам берүүчү курал.

Circuit Playground Express - бул Adafruit Industries тарабынан түзүлгөн күчтүү жана ар тараптуу микроконтроллер.

Аппараттык өзгөчөлүктөр

• CPXде 7 Digital/Analog Input & Output ("I/O") шакектери бар, алар дагы сыйымдуу тийүү!

  • 1 "чыныгы" аналогдук I/O шакеги
  • 2 Өчүрүү шакеги (3.3V)
  • 3 Жер (GND) казыктары
• Күч киргизүү микро USB кабели же батарея пакетинин туташтыргычы аркылуу 3-5 VDC болушу керек.

• Ошондой эле борттогу кириштер, чыгуулар жана сенсорлордун тонналары бар!

  • 10 Mini Neopixels (бардык түстөр болушу мүмкүн)
  • 2 баскычтар (A, B)
  • 1 Slide Switch

  • Инфракызыл өткөргүч жана алуучу

    Алыстан башкаруу коддорун кабыл алат/жөнөтөт, CPXтердин ортосунда билдирүү жөнөтөт жана аралык сенсорунун ролун аткара алат

  • Акселерометр
  • Үн сенсору жана мини -динамик
  • Жарык жана температура сенсорлору

Программалоо тили: Блокко негизделген же Javascript (www. MakeCode.org); ошондой эле CircuitPython жана Wiring (Arduino IDE) колдоно аласыз

Мисал долбоор: Minecraft жаңсоолорун көзөмөлдөөчү!

Сатып алуу/Көбүрөөк билүү: Adafruit Industries

6 -кадам: Макей Макей

Интерактивдүү киришүү микроконтроллери жаш балдарга жана электроника менен коддоого жаңы келген адамдар үчүн, айрыкча схемалар менен коддорду түзбөстөн технология менен ойногусу келгендер үчүн сонун.

Сунушталган курактар: 5+ (же балдар жөнөкөй куралдар менен ыңгайлуу)

Кыйынчылык: Башталгыч

Орточо баасы: ~ 50 доллар

Makey Makey - бул электроникага жана технологияга эң сонун кадам - программалоонун кереги жок! Аллигатордун клиптерин блокнотторго туташтырып, анан клавиатура менен чычкандын айрым баскычтарын иштетүү үчүн кандайдыр бир өткөргүч материалды, мисалы, кол, жемиш же темир буюмдарды туташтырыңыз.

Makey Makey-бул Arduino менен шайкеш келген такта, демек сиз аны Arduino Integrated Development Environment ("IDE") аркылуу кайра программалай аласыз.

Аппараттык өзгөчөлүктөр

• Макей Макейде тактанын маңдайында алты (6) сыйымдуу сенсордук жаздыкчалар бар:

  • Төрт клавиатура жебе баскычтарын көзөмөлдөйт,
  • Боштукту көзөмөлдөйт, жана
  • Бирөө чычкандын сол баскычын көзөмөлдөйт.

• Тактанын арт жагында көбүрөөк көзөмөлдөө үчүн баштыктар бар (ошондой эле сыйымдуу тийүү):

  • Алты (6) тамга менен байланыштырылган казык,
  • Жебелерге карта болгон төрт (4) казык,
  • Чычкан баскычтарын картага алган эки (2) казык жана
  • Боштук баскычына карта салган бир (1) пин.
  • Ошондой эле үч (3) жалпы I/O казыктары, 5V кубаттуу пин жана жерге төөнөгүч бар.

Программалоо тили: Жаңы баштагандар үчүн колдонулбайт; Scratch программаларын жаза алат (блокко негизделген); Wiringде кайра программаласа болот (Arduino IDE)

Мисал Долбоорлор

Башталгыч: кабат фортепиано

Орто: Интерактивдүү сурамжылоо оюну!

Сатып алуу/Көбүрөөк билүү: Makey Makey сайты

7 -кадам: Башка жалпы кеңештер

Бир үйрөткүчтө камтуу үчүн өтө көп микроконтроллер бар. Эгерде сизде өзгөчө адистикке муктаждык болсо, анда бул үчүн микроконтроллер бар болушу мүмкүн (колдонмолор сыяктуу!). Бул окуу куралында айтылбаган кээ бир башка такталарды сезүү үчүн SparkFun Electronics жана Adafruit Industriesтин инвентарлары менен таанышып чыгыңыз жана/же бул чөйрөдөгүлөрдөн сураңыз!

Бул жерде менин сүйүктүүлөрүмдүн бир нечеси:

Бөлүкчө фотону

Arduino Nano окшош, Photon зымсыз программаланышы мүмкүн WiFi туташкан микроконтроллер. Эң оңой орнотуу смартфондун (бекер) колдонмосун колдонот, бирок эгерде аны USB аркылуу Arduino*тилинде дээрлик программаласа болот.

Сунушталган курактар: 12+ (же балдар ыңгайлуу/ схемалар жана коддоо)

Кыйынчылык: Орто

Баасы: ~ 20 доллар

Көбүрөөк маалымат алуу үчүн жана Photon орнотууларын алуу үчүн, Particle онлайн дүкөнүнө баш багыңыз бул жерде.

Программалоо тили: Зым (аздыр -көптүр)

Мисал Долбоор

IoT өнөр жай шкаласы

*Wiring - бул коддун алкагы, ошондуктан көпчүлүк Arduino коду өзгөртүүсүз иштейт. Ошондой эле C/C ++ же ARM жамаатында жаза алат

Adafruit HUZZAH ESP8266 Breakout

Супер кичинекей, супер арзан (жана учурда IoT* коомчулугунда абдан популярдуу) WiFi микроконтроллери. Сизге FTDI же консоль кабели керек болот. Сиз Arduino IDEди бул тактаны же NodeMCUнун Lua Interpreter программасын колдоно аласыз.

Сунушталган курактар: 14+ (же балдарга ыңгайлуу/ аппараттык жана программалык камсыздоо)

Кыйынчылык: Орто ++

Баасы: ~ 10 доллар

Көбүрөөк маалымат алуу үчүн HUZZAH Adafruit продукт баракчасына баш багыңыз.

(SparkFun да ушундай тактага ээ, "ESP8266 Thing", бул жерден ~ 15 долларга таба аласыз.)

Программалоо тили: Луа (Python сыяктуу) же Wiring (Arduino IDE)

*IoT "нерселердин Интернети" дегенди билдирет, бул термин сенсорлор жана тиричилик электроникасы сыяктуу ар кандай аппараттык жабдууларды Интернетке туташтырууну жана башкарууну билдирет.

Adafruit Trinket M0

Эң кичинекей, бирок күчтүү микроконтроллер компьютер менен микроконтроллердин ортосундагы чектерди жок кылат (анын ATSAMD21E18 32 биттик Cortex M0 процессору бар). Ал Circuit Python же Arudino IDEде программаланышы мүмкүн.

Сунушталган курактар: 14+ (же балдарга ыңгайлуу/ аппараттык жана программалык камсыздоо)

Кыйынчылык: Орто

Баасы: ~ 9 доллар

Көбүрөөк маалымат алуу үчүн, Trinket M0 үчүн Adafruit продукт баракчасына баш багыңыз.

Программалоо тили: CircuitPython же Wiring (Arduino IDE)

Arduino Zero туташтырылуучу микроконтроллерлерине окшош башка M0 такталарынын дагы бир тоннасы бар. Эгерде бул сиздин муктаждыктарыңызга же каалооңузга туура келбесе, Adafruit жана SparkFun вебсайттарынан издеңиз!

8 -кадам: Кийиле турган микроконтроллер

Кийилүүчү долбоорлор үчүн иштелип чыккан бир нече микроконтроллерлер дагы бар!

Булардын өзгөчөлүгү - аларды жууп салууга болот, андыктан аларды сиз жасаган укмуш долбоордон айрып салуунун кажети жок (бирок батарейканы алып салыңыз!).

Кийиле турган микроконтроллерлерде атайын I/O пинтери бар, алар кийимди тигүүнү жана өткөргүч жип менен схемаларды тигүүнү жеңилдетет. Бул жерде менин сүйүктүүлөрүмдүн бир нечеси:

Adafruit FLORA

14 кириши жана чыгышы бар тегерек тигилүүчү микроконтроллер. Жууга болот (бирок батарейканы алып салыңыз).

Сунушталган курактар: 12+ (же балдар ыңгайлуу/ схемалар жана коддоо)

Кыйынчылык: Орто

Баасы: $ 15

Программалоо тили: Wiring (Arduino IDE)

Көбүрөөк маалымат алуу үчүн, Adafruit FLORA продукт баракчасына баш багыңыз.

Arduino Gemma

Кичинекей тигилүүчү микроконтроллер, 3 кириш жана чыгыш. Жашыруу, кичинекей нерселерге туташуу жана зер буюмдарды жасоо үчүн идеалдуу.

Сунушталган курактар: 12+

Кыйынчылык: Орто

Баасы: ~ 5 доллар

Программалоо тили: Wiring (Arduino IDE)

Көбүрөөк маалымат алуу үчүн Arduino Gemma продукт баракчасына баш багыңыз.

Arduino Lilypad

14 жеткиликтүү киргизүү жана чыгаруу менен тегерек тигилүүчү микроконтроллер.

Сунушталган курактар: 12+

Кыйынчылык: Орто

Баасы: ~ 25 доллар

Программалоо тили: Wiring (Arduino IDE)

Көбүрөөк маалымат алуу үчүн, Lilypad үчүн SparkFun продукт баракчасына баш багыңыз.

9 -кадам: Raspberry Pi 3

Raspberry Pi же кыскасы, бул Linuxтун атайын версиясын иштетүүчү жана аппараттык жабдууларды башкаруу үчүн программаланган кредиттик карта өлчөмүндөгү компьютер*.

Сунушталган курактар: 12+Же балдар коддоо жана алгебра менен ыңгайлуу

Кыйынчылык: Орто (компьютер сыяктуу оңой)

Орточо баасы: ~ $ 35

Raspberry Pi компьютери, же кыскасы Pi, "стандарттык" компьютер катары же аппараттык долбоорлордун бардык түрлөрү үчүн контролер катары колдонулушу мүмкүн. Бул балдар үчүн кодду колдонууга жана үйрөнүүгө эң сонун биринчи компьютер жана аппараттык эксперттер тарабынан роботтон баштап 3D принтерден баштап үйдөгү автоматташтыруу системаларына чейин ар кандай электрондук долбоорлорду куруу үчүн кеңири колдонулат!

Raspberry Pi биздин электрониканы куруу ыкмабызды өзгөрттү! Бир нече ар кандай версиялар бар, эң акыркысы Raspberry Pi 3 жана Pi Zero, Pi 3тун кичинекей версиясы болгону 10 доллар.

Аппараттык Сереп

• Сунушталган Иштетүү Системасы ("OS") Linuxтун Raspbian деп аталган атайын версиясы.

• Пи 40 Жалпы Максаттуу Киргизүү жана Чыгуу ("GPIO") казыктарына ээ.

  • 26 Digital I/O казыктары (аналогдук I/O жок)
  • 4 Power Out казыктары (эки 3.3V жана эки 5V)
  • 8 Жер (GND) казыктары
  • 2 Special Pins (I2C ID EEPROM, өнүккөн колдонуу үчүн гана)

• Pi ошондой эле көпчүлүк стандарттык компьютердик өзгөчөлүктөргө ээ:

  • 4 USB порту
  • 1 Ethernet порту
  • 1 HDMI порту
  • 1 Аудио Jack
  • 1 Камера модулунун порту

Программалоо тили (GPIO казыктары үчүн): Python же C ++

Бул толук компьютер болгондуктан, сиз каалаган тилде программалай аласыз, анын ичинде башка микроконтроллерлерди программалоо!

Мисал Долбоорлор

IoT Pet Monitor!

Impact Force Monitor

Сатып алуу/Көбүрөөк маалымат: Raspberry Pi Foundation

*Pi стандарттык микроконтроллерге окшош колдонулушу мүмкүн, ошондой эле микроконтроллерлерди башкара алат! Негизи, Пи супер керемет жана мен аны техникалык жактан да компьютерге кошуум керек *

10 -кадам: Акыркы ойлор

Эгерде сиз жаңы башталып жаткан болсоңуз жана ар кандай долбоорлорду кургуңуз келсе, мен Circuit Playground Expressти сунуштайм. Ордунан туруу өтө оңой жана бортунда көптөгөн гаджеттер бар.

Эгерде сиз компьютер тармагына, интеллектке же Интернетке туташууга абдан кызыксаңыз (мисалы, "Акылдуу үй" жасоо), мен Raspberry Pi сунуштайт элем.

Эгерде сиз ар кандай долбоорлорду курууну бекем, туруктуу жана ишенимдүү такта кааласаңыз, Arduino менен барыңыз.

Эгерде сиз дагы эле кайдан баштоо керектигин билбесеңиз жана толугу менен коркутуп жатсаңыз, Micro: Bit менен баштаңыз - бул болгону 15 доллар жана ойной турган көптөгөн кызыктуу нерселер бар. Мындан тышкары, эгер сиз досуңуз үчүн бирөөнү алсаңыз, анда lil билдирүүлөрүн ары -бери жөнөтө аласыз:)

Мен сизге бере турган эң жакшы кеңеш - бул сиз жактырган долбоорду таап, аны куруу! Интернетте көптөгөн сабактар бар, андыктан ошол эле же окшош долбоорду курган адамды издеңиз. Алардын табылгаларына таянып, каалаганыңызча тууралаңыз!

Жана албетте, суроолорго комментарийге калтырыңыз, мен колумдан келген жардамымды берем!

Бактылуу хакерлик!