Arduino PC: 4 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:17

Megjithëse një mikrokontrollues është një kompjuter në një çip me një procesor të integruar, memorie dhe pajisje periferike I/O, akoma për një student, ai nuk ndihet aspak ndryshe nga qarqet e tjera të integruara DIP. Prandaj, ne hartuam një projekt "Arduino PC" si një detyrë për nxënësit e shkollave të mesme që ndjekin kursin "Elektronikë Dixhitale". Kërkon që ata të hartojnë dhe simulojnë një qark elektronik në Tinkercad për të arritur kërkesat e dhëna të projektit (diskutuar më poshtë). Qëllimi është që studentëve t'u mundësohet të shohin mikrokontrolluesit si një kompjuter të plotë (megjithëse në aftësi të kufizuara) i cili mund të përdoret me një tastierë të personalizuar dhe një LCD (Liquid Crystal Display). Gjithashtu na lejon të kontrollojmë aftësinë e tyre në përdorimin e koncepteve të mësuara në klasë.

Për këtë projekt detyre, ne rekomandojmë Tinkercad në mënyrë që studentët të mos qëndrojnë rreth laboratorit elektronik dixhital për përbërësit dhe të mund të punojnë sipas lehtësisë së tyre. Gjithashtu, është e lehtë për instruktorët të ndjekin statusin e projektit të secilit student mbi Tinkercad pasi të ndahet prej tyre.

Projekti kërkon që studentët të:

1. Hartoni një tastierë të personalizuar me 15 çelësa hyrës (10 çelësa për shifrën 0-9 dhe 5 për udhëzimet +, -, x, / dhe =) dhe maksimumi 4 kunja lidhës (të dhënash) (përveç 2 kunjave të përdorur për të siguruar furnizimin me energji) për dërgimin e të dhënave në Arduino Uno.
2. Ndërfaqja e një LCD me Arduino Uno.
3. Shkruani kod të thjeshtë për Arduino Uno për të interpretuar çelësin e shtypur dhe shfaqur atë në LCD.
4. Për të kryer operacione të thjeshta matematikore (mbi hyrje të plota) duke supozuar se të gjitha hyrjet dhe rezultatet janë gjithmonë numra të plotë brenda intervalit -32, 768 deri 32, 767.

Ky projekt i ndihmon studentët të mësojnë

1. Kodoni hyrje të ndryshme në kode binare.
2. Hartoni një kodues binar duke përdorur qark dixhital (kjo është zemra e dizajnit të qarkut të tastierës).
3. Identifikoni (deshifroni) hyrjet individuale nga kodimet e tyre binare.
4. Shkruani kodet Arduino.

Furnizimet

Projekti kërkon:

1. Qasja në një kompjuter personal me një lidhje të qëndrueshme në internet.
2. Një shfletues modern i cili mund të mbështesë Tinkercad.
3. Një llogari Tinkercad.

Hapi 1: Dizajnimi i qarkut të tastierës

Hartimi i qarkut të tastierës është një nga komponentët kryesorë të projektit, i cili kërkon që studentët të kodojnë secilën prej 15 hyrjeve kryesore në modele të ndryshme 4-bit. Megjithëse ekzistojnë 16 modele të dallueshme 4-bit, megjithatë, një model 4-bit kërkohet ekskluzivisht për të përfaqësuar gjendjen e paracaktuar, d.m.th., kur asnjë tast nuk shtypet. Prandaj në zbatimin tonë, ne caktuam 0000 (d.m.th., 0b0000) që të përfaqësojnë gjendjen e paracaktuar. Pastaj, ne koduam shifrat dhjetore 1-9 me përfaqësimin e tyre binar 4-bit aktual (p.sh., 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000 dhe 1001 respektivisht), dhe shifrën dhjetore 0 me 1010 (dmth., 0b1010). Veprimet matematikore '+', '-', 'x', '/' dhe '=' u koduan përkatësisht si 1011, 1100, 1101, 1110 dhe 1111.

Pasi të kemi rregulluar kodimet, ne projektuam qarkun siç tregohet në figurë, ku çelësat janë përfaqësuar me çelsin (butona shtytës).

Hapi 2: Ndërfaqja e ekranit LCD

Për të parë daljen e Arduino Uno, përdoret një LCD 16x2. Qarqet për ndërfaqen e LCD me Arduino janë mjaft standarde. Në fakt, Tinkercad siguron një qark të para-ndërtuar Arduino Uno të ndërfaqësuar me një LCD 16x2. Sidoqoftë, mund të ndryshoni disa nga kunjat Arduino Uno të ndërlidhura me LCD në mënyrë që të akomodohen më mirë pajisje të tjera periferike si tastiera e personalizuar që kemi zhvilluar. Në zbatimin tonë, ne përdorëm qarkun e treguar në figurë.

Hapi 3: Shkrimi i Kodit për Arduino Uno

Për të interpretuar hyrjen që vjen nga tastiera dhe për të shfaqur rezultatin në LCD, ne duhet të ngarkojmë udhëzimet në Arduino Uno. Shkrimi i kodit për Arduino varet nga krijimtaria e dikujt. Mos harroni se Atmega328p në Arduino Uno është një mikrokontrollues 8-bit. Pra, dikush duhet të improvizojë për ta bërë atë të zbulojë tejmbushjen dhe të punojë për një numër të madh. Sidoqoftë, ne thjesht duam të verifikojmë që Arduino Uno mund të deshifrojë hyrjen dhe të bëjë dallimin midis numrave (0-9) dhe udhëzimeve matematikore. Prandaj, ne i kufizojmë hyrjet tona në numra të plotë të vegjël (-32, 768 në 32, 767) duke siguruar që prodhimi gjithashtu të bjerë në të njëjtin interval. Për më tepër, dikush mund të punojë për të kontrolluar çështje të tjera, si heqja e butonave.

Një kod i thjeshtë që kemi përdorur në zbatimin e projektit është bashkangjitur. Kjo mund të kopjohet dhe ngjitet në redaktuesin e kodit në Tinkercad.

Hapi 4: Vendosni gjithçka së bashku

Në fund, ne ndërfutëm kunjat e furnizimit me energji të tastierës me atë të Arduino dhe lidhëm kunjat e të dhënave (të cilat mbajnë të dhënat 4-bit) me kunjat dixhitale 10, 11, 12 dhe 13 (në mënyrë që të përmendet në Kodi Arduino). Ne gjithashtu lidhëm një LED (përmes një rezistence 330-ohm) në secilën prej kunjave të të dhënave për të parë kodimin binar të secilit çelës në tastierë. Së fundi, ne goditëm butonin "Fillo Simulimin" për të testuar sistemin.