Arduino PC: 4 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

მიუხედავად იმისა, რომ მიკროკონტროლერი არის კომპიუტერი ჩიპზე ინტეგრირებული პროცესორით, მეხსიერებით და I/O პერიფერიული მოწყობილობებით, მაინც სტუდენტისთვის, ის ძლივს განსხვავდება სხვა DIP ინტეგრირებული სქემებისგან. ამიტომ, ჩვენ შევქმენით პროექტი "Arduino PC", როგორც დავალება საშუალო სკოლის მოსწავლეებისთვის, რომლებიც დაესწრებიან "ციფრული ელექტრონიკის" კურსს. ის მოითხოვს მათ შეიმუშაონ და მოახდინონ ელექტრონული სქემის სიმულაცია Tinkercad– ში მოცემული პროექტის მოთხოვნების მისაღწევად (ქვემოთ განხილული). მიზანია სტუდენტებს მივცეთ საშუალება დაინახონ მიკროკონტროლერები, როგორც სრულფასოვანი კომპიუტერი (თუმცა შეზღუდული შესაძლებლობებით), რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას პერსონალურ კლავიატურაზე და LCD (თხევადი ბროლის ეკრანი). ეს ასევე საშუალებას გვაძლევს შევამოწმოთ მათი უნარი კლასში ნასწავლი ცნებების გამოყენებით.

ამ დავალების პროექტისთვის ჩვენ ვურჩევთ Tinkercad– ს ისე, რომ სტუდენტებს არ დასჭირდეთ ციფრული ელექტრონიკის ლაბორატორიის გარშემო კომპონენტებისთვის და შეეძლოთ იმუშაონ საკუთარი შეხედულებისამებრ. ასევე, ინსტრუქტორებისთვის ადვილია თვალყური ადევნონ თითოეული სტუდენტის პროექტის სტატუსს Tinkercad– ზე, მას შემდეგ რაც მას გაუზიარებენ.

პროექტი მოითხოვს სტუდენტებს:

1. შეიმუშავეთ პერსონალური კლავიატურა 15 შეყვანის ღილაკით (10 გასაღები ციფრისთვის 0-9 და 5 ინსტრუქციისთვის +, -, x, / და =) და მაქსიმუმ 4 დამაკავშირებელი (მონაცემების) ქინძისთავები (გარდა 2 ქინძისთავისა, რომელიც გამოიყენება კვების ბლოკის უზრუნველსაყოფად) Arduino Uno– ში შეყვანის გაგზავნისთვის.
2. დააკავშირეთ LCD ეკრანი Arduino Uno– თან.
3. ჩაწერეთ მარტივი კოდი Arduino Uno– სთვის, რათა დააკონკრეტოთ დაჭერილი ღილაკი და აჩვენოთ იგი LCD– ზე.
4. მარტივი მათემატიკური ოპერაციების შესასრულებლად (მთელ რიცხვზე შეყვანისას) ვივარაუდოთ, რომ ყველა შეყვანა და შედეგი ყოველთვის არის მთელი რიცხვი -32, 768 -დან 32, 767 -ის ფარგლებში.

ეს პროექტი ეხმარება სტუდენტებს სწავლაში

1. დაშიფრეთ სხვადასხვა შეყვანა ორობითი კოდებში.
2. შეიმუშავეთ ორობითი კოდირება ციფრული სქემის გამოყენებით (ეს არის კლავიატურის მიკროსქემის დიზაინი).
3. იდენტიფიცირება (დეკოდირება) ინდივიდუალური შეყვანის მათი ორობითი კოდირების.
4. ჩაწერეთ არდუინოს კოდები.

მარაგები

პროექტი მოითხოვს:

1. პერსონალურ კომპიუტერზე წვდომა სტაბილური ინტერნეტ კავშირით.
2. თანამედროვე ბრაუზერი, რომელსაც შეუძლია Tinkercad– ის მხარდაჭერა.
3. Tinkercad ანგარიში.

ნაბიჯი 1: კლავიატურის სქემის დიზაინი

კლავიატურის მიკროსქემის დაპროექტება არის პროექტის ერთ-ერთი მთავარი კომპონენტი, რომელიც მოითხოვს სტუდენტებს დაშიფრონ 15 საკვანძო შეყვანის თითოეული განსხვავებული 4-ბიტიანი შაბლონი. მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს 16 განსხვავებული 4-ბიტიანი შაბლონი, თუმცა, ერთი 4-ბიტიანი შაბლონი ექსკლუზიურად არის საჭირო ნაგულისხმევი მდგომარეობის გამოსახატავად, ანუ, როდესაც არცერთი ღილაკი არ არის დაჭერილი. ამრიგად, ჩვენს განხორციელებაში ჩვენ 0000 (ანუ 0b0000) მივანიჭეთ ნაგულისხმევი მდგომარეობის გამოსახატავად. შემდეგ ჩვენ დავშიფრეთ ათობითი ციფრები 1-9 მათი ფაქტობრივი 4 ბიტიანი ორობითი გამოსახულებით (ანუ, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000 და 1001 შესაბამისად) და ათობითი ციფრი 0 1010-ით (ე.ი., 0b1010). მათემატიკური ოპერაციები '+', '-', 'x', '/' და '=' დაშიფრულია შესაბამისად 1011, 1100, 1101, 1110 და 1111 შესაბამისად.

კოდირების დაფიქსირების შემდეგ, ჩვენ შევქმენით სქემა, როგორც ეს მოცემულია ფიგურაში, სადაც გასაღებები წარმოდგენილია კონცენტრატორებით (ღილაკები).

ნაბიჯი 2: LCD– ის დაკავშირება

Arduino Uno– ს გამომუშავების სანახავად გამოიყენება 16x2 LCD. LCD სქემა Arduino– სთან დასაკავშირებლად საკმაოდ სტანდარტულია. ფაქტობრივად, Tinkercad უზრუნველყოფს წინასწარ აშენებულ Arduino Uno წრეს, რომლის ინტერფეისია 16x2 LCD. თუმცა, შეიძლება შეიცვალოს Arduino Uno- ს ზოგიერთი პინდი, რომელიც დაკავშირებულია LCD– თან, რათა უკეთესად მოერგოს სხვა პერიფერიულ მოწყობილობებს, როგორიც არის ჩვენ მიერ შემუშავებული პერსონალური კლავიატურა. ჩვენს განხორციელებაში ჩვენ გამოვიყენეთ სქემა ნაჩვენები ფიგურაში.

ნაბიჯი 3: ჩაწერეთ კოდი Arduino Uno– სთვის

კლავიატურიდან შემოსული ინტერპრეტაციისთვის და შედეგის გამოსაჩენად LCD– ზე, ჩვენ უნდა ჩავტვირთოთ ინსტრუქციები Arduino Uno– ში. არდუინოსთვის კოდის წერა საკმაოდ დამოკიდებულია საკუთარ შემოქმედებაზე. გახსოვდეთ, რომ Arduino Uno- ში Atmega328p არის 8 ბიტიანი მიკროკონტროლერი. ასე რომ, საჭიროა იმპროვიზაცია, რათა გამოავლინოს გადავსება და იმუშაოს დიდი რაოდენობით. თუმცა, ჩვენ უბრალოდ გვინდა შევამოწმოთ, რომ Arduino Uno- ს შეუძლია გაშიფროს შეყვანა და განასხვავოს რიცხვები (0-9) და მათემატიკური ინსტრუქციები. ამრიგად, ჩვენ ვზღუდავთ ჩვენს მონაცემებს მცირე რიცხვებით (-32, 768-დან 32, 767-მდე), ხოლო უზრუნველვყოფთ, რომ გამომავალიც იმავე დიაპაზონში იყოს. გარდა ამისა, თქვენ შეგიძლიათ იმუშაოთ სხვა საკითხების შესამოწმებლად, როგორიცაა ღილაკის დენონსაცია.

თან ერთვის მარტივი კოდი, რომელიც ჩვენ გამოვიყენეთ პროექტის განხორციელებისას. ამის კოპირება და ჩასმა შესაძლებელია Tinkercad– ის კოდის რედაქტორში.

ნაბიჯი 4: ყველაფრის ერთად შედგენა

საბოლოო ჯამში, ჩვენ დავუკავშირდით კლავიატურის კვების ბლოკებს Arduino– სთან და დავუკავშირდით მონაცემთა ბუდეებს (რომლებიც ატარებენ 4 – ბიტიან მონაცემებს) ციფრულ პინებს 10, 11, 12 და 13 (ისე, როგორც ეს მითითებულია არდუინოს კოდი). ჩვენ ასევე დავუკავშირეთ LED (330-ohm რეზისტორის საშუალებით) მონაცემთა თითოეულ პინთან, რომ ნახოთ კლავიატურაზე თითოეული ღილაკის ორობითი კოდირება. დაბოლოს, ჩვენ დააჭირეთ ღილაკს "სიმულაციის დაწყება" სისტემის შესამოწმებლად.