ОСНОВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРОГРАММИРУЕМОЙ ПЛАТЫ ARDUINO Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

МАТЕМАТИКА, ИНФОРМАТИКА И ИНЖЕНЕРИЯ

УДК 621.3.049.7

Горбунов Н.А. студент 1 курса магистратуры «Физико-математический» факультет

Горбунова Е.Д. студент 5 курса «Физико-математический» факультет Воронежский Государственный Педагогический Университет

Россия, г. Воронеж ОСНОВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРОГРАММИРУЕМОЙ ПЛАТЫ

ARDUINO

Аннотация:

В статье рассматривается основные возможности платы Arduino. Язык программирования платы и среда «ArduinoIDE». Так же освещаются платы расширения и различные датчики, работающие с платой Arduino.

Ключевые слова: робототехника, плата, Arduino, датчик, шилд.

Gorbunov N.A. master's degree student, 1 years of study

Faculty of Physics and Mathematics Voronezh state pedagogical university

Russia, Voronezh Gorbunova E.D. of student of the 5th course Faculty of Physics and Mathematics Voronezh state pedagogical university

Russia, Voronezh KEY FEATURES OF ARDUINO PROGRAMMABLE BOARD

Annotation:

The article discusses the main features of the Arduino board. Board programming language and ArduinoIDE environment. The article also describes the add-in cards and various sensors that work with the Arduino board.

Key words: Robotics, board, Arduino, sensor, shild.

Arduino - это универсальная плата небольших размеров с собственным процессором и памятью. На самой плате размещены контакты, к которым можно подключать различные компоненты: лампочки, датчики, моторы, роутеры и в том числе всё, что работает от электричества.

В Arduino можно загрузить программу, которая будет управлять самой платой и всеми подключёнными устройствами. Библиотеку готовых программ можно найти на официальном сайте, либо можно писать её самостоятельно. Язык программирования на Arduino является упрощённой версией языка С++, вся необходимая информация (правила написания кода,

синтаксис языка, основные команды) предоставлена в открытом доступе на официальном сайте Arduino. Для работы с Arduino есть специальная среда «ArduinoIDE», работающая под Windows, MacOS и Linux.

Arduino получила высокий уровень популярности, благодаря общедоступности и простоте в использовании. Сотни библиотек помогают начинающим пользователям в кратчайшие сроки освоить плату и её основные возможности. Для сборки не понадобиться пайка, полноценное изделие можно изготовить с помощью специальной макетной доски, проводов и перемычек.

Также, для Arduino существуют специальные платы расширения, способные увеличить функциональность платы. Платы изготовлены так, чтобы их можно было одевать друг на друга и на Arduino. После соединения всех плат можно получить так называемый «бутерброд», способный выполнить все необходимые для вашего проекта функции. Среди самых распространённых, можно выделить платы расширения:

• Ethernetshield - позволяет обеспечить независимость проекта от персонального компьютера. Данная плата даёт возможность наладить связь с Arduino через интернет. В плате есть специальный слот для MicroSD карты, позволяющий обрабатывать больший объём информации, например: mp3 файлы или видео.

• 4Relay Shield (Реле) - это основной элемент многих устройств, который служит для автоматизации робота. Данный шилд предоставляет необходимые контакты для подключения для 4х устройств. Каждое реле позволяет подключить оборудование, которое работает с силой тока до 3 ампер. Также, для замены переключателей, можно использовать реле шилд для маломощных электрических цепей.

• Protoshield - протошилд сам по себе не несёт никаких функций, но на нём можно собирать схемы, создавая при этом собственный шилд.

• GPRS Shield дает Arduino возможность использовать сети GSM/GPRS, которые используются для мобильных телефонов. В результате вы можете делать и принимать звонки и текстовые сообщения! Как правило, GPRS шилды оснащаются антеннами.

• TroykaShield - плата расширения позволяющая подключать множество датчиков и сенсоров, через стандартные 3х проводные шлейфы. Тройка шилд позволяет не прибегать к пайке и монтажной плате.

С помощью Arduinoможно контролировать множество изменений окружающей среды: температура, освещённость, влажность, давление, загазованность и др. Все показания фиксируются с помощью специальных датчиков, которые можно удобно разместить на плате расширения troikaShield. Датчики для платы могут быть цифровыми, либо аналоговыми.

• DHT11 - цифровой датчик измеряющий температуру и влажность окружающей среды. Он состоит из термистора и ёмкостного датчика влажности. Датчик прост в использовании и наилучшим образом подходит

для обучения.

• Датчик влажности почвы - позволяет контролировать влажность почвы, в которую погружён. Поможет владельцу контролировать полив растений, не допуская перелив или засуху.

• Датчик освещённости - данный датчик представлен светочувствительным элементом, меняющим свое сопротивление при изменении интенсивности светового фона.

• Датчик расстояния (HC SR04) - прибор бесконтактного типа, служащий для определения расстояния в диапазоне от 2 до 400 см. На его работе не оказывают влияния электромагнитные излучения и солнечная энергия.

• Датчик газа (MQ2) - позволяет обнаруживать наличие в окружающем воздухе углеводородных газов, дыма. Датчик можно использовать для обнаружения утечек газа в промышленных масштабах, а так же в системах «Умный дом»

• Датчик атмосферного давления (ВМР085) - данный датчик служит для контроля барометрического давления. С помощью этого датчика можно контролировать высоту над уровнем моря, а также для прогнозирования смены погодных условий.

• Датчик движения - датчик работает на основе пироэлектрического эффекта. Подобные датчики часто используются при сборке охранных систем.

• Датчик уровня воды - датчик предназначен для контроля уровня воды в недоступных для визуального контроля ёмкостях, с целью предупреждения перенаполнения ёмкости водой через критическую отметку.

Также, при работе с платой используются различные радиоэлектронные компоненты: резисторы, транзисторы, диоды, фоторезисторы, конденсаторы, индикаторы, микрофоны, камеры, кнопки и переключатели и т.д. С помощью них можно создавать простейшие сборки, например, маячок.

Платы Arduino, а также платы расширения, датчики, мелкие компоненты, провода и др., можно купить в магазинах, специализирующихся на радио и электронных деталях. Существуют уже готовые наборы разной величины, в которых собраны все необходимые компоненты для тех или иных роботов и сборок. Для тех, кто только начал знакомство с Arduino существуют специальные обучающие наборы «Матрёшка», которые содержат основной набор радиоэлектронных компонентов, макетную доску для соединения схем, саму плату ArduinoUno. А также специальную инструкцию, содержащую подробное описание всех компонентов (резисторы, диоды, конденсаторы, транзисторы, фоторезисторы и др.), среды программирования и краткого функционала платы Arduino. Наборы существуют трёх размеров: X, Yи Z.

Использованные источники:

1. Макаров, И. М. Робототехника. История и перспективы / И. М. Макаров, Ю. И. Топчеев. - М.: Наука, 2015. - 352 с.

2. Петин В. А.Проекты с использованием контроллера Arduino/ В. А. Петин. - Санкт-Петербург.: БХВ-Петербург, 2015. - 448 с.

3. Бейктал, Дж. Конструируем роботов на Arduino. Первые шаги / Дж. Бейктал. - М.: Лаборатория знаний, 2016. - 320 с.