PC Arduino: 4 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Deși un microcontroler este un computer pe un cip cu un procesor integrat, memorie și periferice I / O, încă pentru un student, nu se simte cu nimic diferit de alte circuite integrate DIP. Prin urmare, am proiectat un proiect „Arduino PC” ca sarcină pentru elevii de liceu care urmează cursul „Electronică digitală”. Le cere să proiecteze și să simuleze un circuit electronic în Tinkercad pentru a îndeplini cerințele de proiect date (discutate mai jos). Scopul este de a permite studenților să vadă microcontrolerele ca pe un computer cu drepturi depline (deși este limitat în capacitate), care poate fi utilizat cu o tastatură personalizată și un ecran LCD (Liquid Crystal Display). De asemenea, ne permite să verificăm priceperea lor în utilizarea conceptelor învățate în clasă.

Pentru acest proiect de atribuire, recomandăm Tinkercad, astfel încât studenții să nu fie nevoiți să lipească laboratorul de electronică digitală pentru componente și să poată lucra după propriile lor comodități. De asemenea, este ușor pentru instructori să urmărească starea proiectului fiecărui elev peste Tinkercad odată ce acesta este împărtășit de ei.

Proiectul cere elevilor să:

1. Proiectați o tastatură personalizată cu 15 taste de intrare (10 taste pentru cifrele 0-9 și 5 pentru instrucțiuni +, -, x, / și =) și maximum 4 pini de conectare (date) (în afară de cei 2 pini folosiți pentru furnizarea sursei de alimentare) pentru trimiterea de intrări către Arduino Uno.
2. Interfață un LCD cu Arduino Uno.
3. Scrieți un cod simplu pentru Arduino Uno pentru a interpreta tasta apăsată și a o afișa pe ecranul LCD.
4. Pentru a efectua operații matematice simple (peste intrări întregi) presupunând că toate intrările și rezultatele sunt întotdeauna întregi în intervalul -32, 768 la 32, 767.

Acest proiect îi ajută pe elevi să învețe

1. Codificați diferite intrări în coduri binare.
2. Proiectați un codificator binar folosind circuitul digital (aceasta este inima proiectării circuitului tastaturii).
3. Identificați (decodați) intrările individuale din codificările lor binare.
4. Scrieți coduri Arduino.

Provizii

Proiectul necesită:

1. Acces la un computer personal cu o conexiune stabilă la internet.
2. Un browser modern care poate suporta Tinkercad.
3. Un cont Tinkercad.

Pasul 1: Proiectarea circuitului tastaturii

Proiectarea circuitului tastaturii este una dintre componentele majore ale proiectului, care impune elevilor să codifice fiecare dintre cele 15 intrări de chei în diferite modele de 4 biți. Deși există 16 modele distincte de 4 biți, totuși, un model de 4 biți este exclusiv necesar pentru a reprezenta starea implicită, adică atunci când nu este apăsată nicio tastă. Prin urmare, în implementarea noastră, am atribuit 0000 (adică 0b0000) pentru a reprezenta starea implicită. Apoi, am codificat cifrele zecimale 1-9 prin reprezentarea lor binară reală pe 4 biți (adică, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000 și respectiv 1001) și cifra zecimală 0 cu 1010 (adică, 0b1010). Operațiile matematice '+', '-', 'x', '/' și '=' au fost codificate ca 1011, 1100, 1101, 1110 și respectiv 1111.

După ce am fixat codurile, am proiectat circuitul așa cum se arată în figură, unde tastele au fost reprezentate de comutatoare (butoane).

Pasul 2: interfațarea ecranului LCD

Pentru a vizualiza ieșirea Arduino Uno, este utilizat un ecran LCD de 16x2. Circuitele pentru interfața LCD-ului cu Arduino sunt destul de standard. De fapt, Tinkercad oferă un circuit Arduino Uno pre-construit interfațat cu un LCD de 16x2. Cu toate acestea, se pot schimba unii dintre pinii Arduino Uno interfațați cu LCD-ul pentru a se potrivi mai bine cu alte periferice, cum ar fi tastatura personalizată pe care am dezvoltat-o. În implementarea noastră, am folosit circuitul prezentat în figură.

Pasul 3: Scrierea codului pentru Arduino Uno

Pentru a interpreta intrarea provenită de la tastatură și pentru a afișa rezultatul pe LCD, trebuie să încărcăm instrucțiunile în Arduino Uno. Scrierea codului pentru Arduino depinde de propria creativitate. Amintiți-vă că Atmega328p din Arduino Uno este un microcontroler de 8 biți. Deci, trebuie să improvizați pentru a face să detecteze deversarea și să funcționeze pentru un număr mare. Cu toate acestea, vrem doar să verificăm dacă Arduino Uno poate decoda intrarea și diferenția între numerele (0-9) și instrucțiunile matematice. Prin urmare, ne restrângem intrările la numere întregi mici (-32, 768 la 32, 767), asigurându-ne în același timp că ieșirea se încadrează și în același interval. Mai mult, se poate lucra pentru a verifica alte probleme, cum ar fi dezactivarea butoanelor.

Este atașat un cod simplu pe care l-am folosit în implementarea proiectului. Acest lucru poate fi copiat și lipit în editorul de cod din Tinkercad.

Pasul 4: Puneți totul împreună

În cele din urmă, am interfațat pinii de alimentare ai tastaturii cu cei ai Arduino și am conectat pinii de date (care transportă datele de 4 biți) la pinii digitali 10, 11, 12 și 13 (în ordinea menționată în Cod Arduino). De asemenea, am conectat un LED (printr-un rezistor de 330 ohmi) la fiecare dintre pinii de date pentru a vizualiza codarea binară a fiecărei taste de pe tastatură. În cele din urmă, apăsăm butonul „Start Simulation” pentru a testa sistemul.