Suomenkielinen Arduino-opas löytyy sisäisistä materiaaleista

Viikot. 2-6

google classroom

• Opiskelu aloitetaan käymällä läpi sulautetunjärjestelmän perusteet ja lukujärjestelmät BIN ja HEX. Sitten luodaan TinkerCad tilit, jotta voidaan opiskella ja simuloida arduino ohjelmointia ja kytkentöjä.

• C-kielen perusteet arduino (Thinker Cad emulaattorilla)
  • (Materiaalit sisäisissä materiaaleissa pyydä tunnukset Opettajalta)
    • Arduino perusfunktiot setup() , loop()
    • digitalWrite() funktio
    • viivefunktio delay()
    • Vakiot ja pinnien määrittelyt #define ja pinmode()
    • serial.print() ja serial.println()
    • erimuuttujat tyypit ja niiden määrittelyt bool, char, int, double, float ja string
    • Ehtolauseet if()/else() ja vertailuoperaattorit ==, !=, <, >, <= ja >=
    • Loogiset operaatiot AND , OR ja NOT
    • Silmukka ja toistorakenteet while ja for
    • sovellus 1 RGB ledi taskulamppu (melkein samanlainen )
    • Sarja- ja rinnankytkennät (teoria)
    • Lisäksi tehdään Arduino kirjasta Projekti 1 (series & paraller circuit)

• Ohjelmointi ja mittausharjoitukset

• 1. Harjoitustehtävä mitoitetaan ledin etuvastus tehdään kytkentä ja mitataan sitä.
  • Laske ledin etuvastuksen resistanssi arvo kun ledin virta on 25mA
  • Tee kytkentä, joka on esitelty Arduino kirjan sivulla 26 (fig 8.) Kytkennällä saadaan sytytettyä ledi painamalla nappia. (käytä vastuksen arvona 1. kohdassa laskettua arvoa)
    • Mittaa yleismittarilla
      • vastusen resistanssi arvo R=?
      • vastuksen ylioleva jännite Ur=?
      • ledin kynnysjännite Uled=?
      • ledin virta Iled=?

• Ohjelmointi harjoitukset (Linkki tinkercad arduino simulaattoriin)
  • 2. Harjoituksessa tutustutaan arduinon setup() ja loop() funktioihin sekä delay() ja digitalWrite() funktioon.
    • Muuta esimerkkiohjelmaa1 niin että lediä vilkutetaan 0.3 sekunnin välein pinnissä 13. Mikä on tällöin vilkkumistaajuus f?
      • Muuta ohjelmaa niin että vilkutetaan lediä pinnissä 1. Tee Thinker Cadiin myös kytkentä jossa on ledi ja ledin etuvastus. Mitoita Ledin etuvastus niin että ledin virraksi tulee 5 mA. Apua laskuun saa arduino kirjasta, voltti 1 kirjasta ja tunnilta jossa tämäkin käydään läpi perusteellisesti.
      • Varmista mittaamalla resistanssi tai lukemalla värikoodeista että vastus on oikean suuruinen.

• 3. Harjoituksessa tutustutaan #define komentoon ja pinmode() funktioon.
  • Muokkaa esimerkkiohjelma2 niin että define komennolla määritellään pinni 2 nimeksi LED sekä määritetään pinni 2 ulostuloksi pinmode komennolla. Tee myös esimerkkikytkennän mukainen kytkentä. Testaa kytkennän toimivuus.
    • Seuraavaksi lisää viive niin että ledi syttyy 5 sekunnin kuluttua siitä kun ohjelma on käynnistynyt.
  • Mittaa vastuksen jännite ja ledin jännite. Laske mitatut jännitteet yhteen mitä huomaat? (oliko kirchhoff sittenkin oikeassa). Mittaa vielä kytkennän läpi kulkeva virta. Onko tulos sama kuin mitä laskuissa käytettiiin? (Yleismittari ohje)

• 4. Harjoituksessa tutustutaan serial.print() funktioon jolla voidaan tulostaa tietoa sarjaportin avulla tietokoneelle.
  • Korjaa esimerkkiohjelma3 niin että hello world tekstin tulostus toimii käyttäen serial.print() funktiota.
    • Muuta tulostus niin että hello world tekstin jälkeen vaihtuu rivi ennen seuraavaa helloworld tekstiä.
    • Hidasta tulostusta niin että tulostus tapahtuu 1/2 Hertsin taajuudella.

• 5. Harjoituksessa tutustutaan eri muuttuja tyyppeihin. bool, char, int, double, float ja string käyttäen serial.println() funktiota
  • Lisää esimerkkiohjelmaan4 muuttujat bool nappi=0, char kirjain='k', int numero=2019, double isonumero=123456789 , float liukuluku=3,14159 26535, string merkkijono="sulautetut arduino"
    • Laita ohjelma tulostamaan kaikkien muuttujien sisältö peräkkäin.
      • Laita ohjelma vaihtamaan riviä jokaisen muutujan tulostuksen jälkeen
        • Tulosta selostus ennen jokaista muuttujaa esim. Isonumero=

• 6. Opiskellaan kuinka käytetään ehtolauseita if()/else(), digitalRead() ja vertailuoperaattareita ==, !=, <, >, <= ja >=.
  • Tee sovellus jossa on yksi nappi kytkettynä pinniin 1 ja ledi sekä etuvastus kytkettynä pinniin 2. Muuta esimerkkikoodia5 niin että se sopii sovellukseesi eli ledi syttyy kun nappia painetaan. Kokeile mitä eroa on kun koodissa käytetään pinMode(INPUT) tai pinMode(INPUT_PULLUP) komentoa.
    • Lisää ohjelmaan else() lauseke jossa sammutetaan ledi kun nappia ei paineta.
    • Lisää volttimittari mittaamaan napin jännitettä mitä tapahtuu jänitteelle kun nappia painetaan?

• 7. Opiskellaan for loop ja while toistorakenteiden käyttöä.
  • Muuta esimerkkiohjelmaa6 niin että ohjelma tulostaa sarjaporttiin "while rakenne" tekstiä kun nappia 1 painetaan.
    • muuta ohjelma niin että kun nappia painetaan tulostaa ohjelma viisi kertaa tekstin "for loop"

• 8. Ensimmäinen oma sovellus RGB Led taskulamppu, jossa käytetään aiemmin opiskeltuja funktioita ja toimintoja.
  • Tee tinkercadiin kytkentä jossa on kolme nappia pinneissä 1-3 ja RGB ledi pinneissä 4-6. Muista lisätä etuvastukset ledeille. Valitse vastukset niin että joka ledin virta on 10mA.
    • Muokkaa esimerkkiohjelmaa7, niin että napilla 1 syttyy punainen ledi, napilla 2 syttyy vihreä ledi ja napilla 3, syttyy sininen ledi.
      • lisää yleismittari mittaamaan kaikkien ledien yhteistä virtaa. Kuinka suuri virta on kun kaikki ledit ovat päällä?
      • lisää ohjelmaan ledien sammutus toiminnot.

• Lisämittausharjoitukset.
  • Mittaa arduinon käyttöjännitteet kuinka suuria ne ovat ja kuin monta niitä on? kuinka paljon arduino UNO kuluttaa virtaa, etsi vastaus internetistä ja laske arduinon tehonkulutus.