Arduino

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ARDUINO 

Город Ивреа (Северная Италия)  известен своими королями-неудачниками. В 1002 году король Ардуин I стал правителем страны и вскоре был свергнут королем Германии Генри II. Сегодня бар ди Ре Ардуино, расположенный в исторической части этого городка, назван в честь короля и стоит на том самом месте, где, по преданию, родился король. Этот бар – был излюбленным местом Массимо Банци (Massimo Banzi) и его друзей (рис. 1). В честь этого бара названа плата ARDUINO, созданная преподавателем Массимо Банци в 2005 г. как небольшое устройство для студентов Института интерактивного проектирования города Ивреа (Interaction Design Institute Ivrea, IDII).

Рис. 1. Массимо Банци (на фото справа) в компании единомышленников 

Плата Arduino породила международную революцию в сфере электронных самоделок (DIY – Do it yourself (англ.).– сделай сам), а также стала очень популярной в сфере образования.

В настоящее время имеются десятки разновидностей этой платы и ее клонов, самой популярной из которых является Arduino UNO (рис. 2). Далее по популярности следуют: Arduino NANO (рис. 3), Arduino MEGA (рис. 4) и другие.

Из отечественных разработок можно отметить плату Iskra NEO (рис. 5) – аналог Arduino LEONARDO и Piranha UNO (рис. 6) –  клон Arduino UNO.

Рис. 2. Плата Arduino UNO

Рис. 3. Плата Arduino NANO

Рис. 4. Плата Arduino MEGA

Рис. 5. Плата Iskra NEO

Рис. 6. Плата Piranha UNO 

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Arduino — аппаратно-программное средство для построения систем автоматики и робототехники.

Как уже было сказано выше, самой популярной платой в мире является Arduino UNO, наименования основных элементов которой представлены на рис. 7.

Рис. 7. Основные элементы платы Arduino UNO

Микроконтроллер (MCU) – микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами.

Микроконтроллер выполнен на одном кристалле и содержит процессор, периферийные устройства (ввод-вывод, таймер и др.), ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) и (или) ПЗУ (постоянное запоминающее устройство). По сути, это однокристальный компьютер.  

Широтно-Импульсная Модуляция (ШИМ) ( англ. Pulse Width Modulation или PWM) применяется для симуляции неполного (аналогового) напряжения. 

В случае с ШИМ-сигналом вывод микроконтроллера переключается между 0 и 5 В тысячи раз в секунду, т.е. с частотой в несколько тысяч герц (ГЦ). Глаз не замечает мерцания более 50 Гц, поэтому кажется, что светодиод не мерцает, а горит вполсилы. Аналогично, разогнанный мотор не может остановить вал за миллисекунды, поэтому ШИМ-сигнал заставит вращаться его в неполную силу.

Отношение времени включения и выключения электрического сигнала называют скважностью. Рассмотрим несколько примеров ШИМ-сигнала при напряжении питания 5 В (рис. 8).

Рис. 8. Примеры ШИМ-сигнала при напряжении питания 5В: а) скважность 50% — эквивалент 2,5 В; б) 10% — 0,5 В; в) 90% — 4,5 В

Макетная плата (макетка) предназначена для быстрой сборки электрических схем без пайки и выполнена из пластмассы, внутри которой расположены медные пластины-рельсы (рис. 9).

Рис. 9. Устройство макетной платы

Плата Arduino UNO, как и другие платы этого семейства, работает под управлением программной среды  Arduino IDE, главное окно интерфейса которой представлено на рис. 10. На рис. 11 приведена расшифровка панели инструментов.

Рис. 10. Главное окно интерфейса Arduino IDE

Рис. 11. Расшифровка панели инструментов

Makarov_S.L._Uchebnoye_posobiye_po_IoT_2018