Arduino PC: 4 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Микроконтроллер - бұл процессор, жады және енгізу -шығару перифериялық қондырғылары бар чиптегі компьютер, дегенмен студент үшін ол басқа DIP интегралды схемаларынан еш айырмашылығы жоқ сияқты. Сондықтан біз «Цифрлық электроника» курсына баратын жоғары сынып оқушыларына тапсырма ретінде «Arduino PC» жобасын жасадық. Бұл олардан жобаның талаптарына жету үшін Tinkercad электронды схемасын құрастыруды және модельдеуді талап етеді (төменде талқыланады). Мақсаты-студенттерге микроконтроллерлерді толыққанды компьютер ретінде көруге мүмкіндік беру (мүмкіндігі шектеулі болса да), оны арнайы пернетақта мен СКД (Сұйық кристалды дисплей) көмегімен пайдалануға болады. Бұл сонымен қатар сабақта үйренген түсініктерді қолдануда олардың шеберлігін тексеруге мүмкіндік береді.

Бұл тапсырма жобасы үшін біз Tinkercad -ті ұсынамыз, сондықтан студенттерге компоненттерді сандық электроника зертханасында ұстамау керек және олар өздеріне ыңғайлы уақытта жұмыс жасай алады. Сондай -ақ, нұсқаушылар Tinkercad -тегі әр студенттің жобасын олармен бөліскеннен кейін оның жағдайын бақылауға оңай.

Жоба студенттерден мыналарды талап етеді:

1. 15 енгізу пернесі бар жеке пернетақтаны жасаңыз (+, -, x, / және = нұсқаулары үшін 0-9 мен 5 цифрлары үшін 10 перне) және максималды 4 қосқыш (деректер) түйреуіш (қуат беру үшін қолданылатын 2 істіктен басқа) кірісті Arduino Uno -ға жіберу үшін.
2. Arduino Uno көмегімен СКД интерфейсі.
3. Басылған пернені түсіндіру және оны СКД көрсету үшін Arduino Uno қарапайым кодын жазыңыз.
4. Қарапайым математикалық операцияларды орындау үшін (барлық кірістерден артық) барлық кірістер мен нәтижелер әрқашан -32, 768 -ден 32, 767 диапазонындағы бүтін сандар болып есептеледі.

Бұл жоба оқушыларға үйренуге көмектеседі

1. Әр түрлі кірістерді екілік кодтарға кодтау.
2. Цифрлық схеманы қолдана отырып, екілік кодерді жасаңыз (бұл пернетақта схемасының дизайны).
3. Екілік кодтаудың жеке кірістерін анықтау (декодтау).
4. Arduino кодтарын жазыңыз.

Жабдықтар

Жоба мыналарды қажет етеді:

1. Тұрақты интернет байланысы бар дербес компьютерге қол жеткізу.
2. Tinkercad қолдайтын заманауи браузер.
3. Tinkercad шоты.

1 -қадам: Пернетақта схемасын жобалау

Пернетақта схемасын жобалау-бұл жобаның негізгі компоненттерінің бірі, ол студенттерден 15 кілттердің әрқайсысын 4-разрядты әртүрлі үлгілерге кодтауды талап етеді. 4-разрядты 16 үлгі бар болса да, бір 4-биттік үлгі әдепкі күйді көрсету үшін қажет, яғни ешқандай перне басылмаған кезде. Сондықтан біз іске асыруда әдепкі күйді көрсету үшін 0000 (яғни 0b0000) тағайындадық. Содан кейін біз 1-ден 9-ға дейінгі цифрларды олардың 4-разрядты екілік бейнеленуі бойынша кодтадық (яғни, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000 және 1001 сәйкесінше), ал ондық цифрды 1010-ге (яғни, 0b1010). '+', '-', 'x', '/' және '=' математикалық амалдары сәйкесінше 1011, 1100, 1101, 1110 және 1111 деп кодталған.

Кодтауды бекітіп, біз суретте көрсетілгендей схеманы жасадық, онда пернелер коммутаторлармен берілген (түймелер).

2 -қадам: СКД интерфейсі

Arduino Uno шығысын көру үшін 16x2 СКД қолданылады. СКД -ны Arduino -мен байланыстыру схемасы өте стандартты. Шын мәнінде, Tinkercad 16x2 СКД интерфейсімен алдын ала құрастырылған Arduino Uno схемасын ұсынады. Дегенмен, біз өңдеген пернетақта сияқты басқа перифериялық құрылғыларды жақсы орналастыру үшін LCD -мен байланыстырылған Arduino Uno түйреуіштерін өзгертуге болады. Іске асыруда біз суретте көрсетілген схеманы қолдандық.

3 -қадам: Arduino Uno кодын жазу

Пернетақтадан келетін кірісті түсіндіру және нәтижені СКД -де көрсету үшін бізге нұсқауларды Arduino Uno -ға жүктеу керек. Arduino кодын жазу - бұл жеке шығармашылыққа байланысты. Arduino Uno ішіндегі Atmega328p 8-биттік микроконтроллер екенін ұмытпаңыз. Сондықтан оның толып кетуін анықтап, көп адамдар үшін жұмыс жасау үшін импровизация қажет. Алайда, біз Arduino Uno кірісті шеше алатынын және сандар (0-9) мен математикалық нұсқауларды ажырата алатынын тексергіміз келеді. Сондықтан біз кірістерді шағын бүтін сандармен шектейміз (-32, 768-ден 32, 767-ге дейін), сонымен қатар шығыс дәл сол диапазонда түсетініне кепілдік береміз. Сонымен қатар, түймені жою сияқты басқа мәселелерді тексеруге болады.

Жобаны жүзеге асыру кезінде біз қолданған қарапайым код қоса беріледі. Мұны Tinkercad код редакторына көшіруге және қоюға болады.

4 -қадам: Барлығын біріктіру

Ақырында, біз пернетақтаның қуат беру түйреуіштерін Arduino-мен байланыстырдық және 10, 11, 12 және 13 цифрлық түйреуіштеріне (4-биттік деректерді тасымалдайтын) түйреуіштерді қостық. Arduino коды). Біз сондай-ақ пернетақтадағы әр перненің екілік кодтауын көру үшін әрбір түйреуішке светодиодты (330 Ом резисторы арқылы) қостық. Соңында біз жүйені тексеру үшін «Симуляцияны бастау» түймесін басамыз.