Ардуино микроконтроллері және оның түрлері

6 қараша 2018 - Жанар Жартынова

Ардуино микроконтроллері және оның түрлері

 

Мухамбетжанова Сауле Талапеденовна, п.ғ.д.,  «Өрлеу» БАҰО» АҚФ ББЖ КБАРИ-дың «Менеджмент және ақпараттық технологиялар» кафедрасының меңгерушісі.

Жартынова Жанар Алибековна, «Өрлеу» БАҰО» АҚФ ББЖ КБАРИ-дың «Менеджмент және ақпараттық технологиялар» кафедрасының  аға оқытушысы.

Белденбаева Меруерт Токтакыновна,  «Өрлеу» БАҰО» АҚФ ББЖ КБАРИ-дың «Менеджмент және ақпараттық технологиялар» кафедрасының  аға оқытушысы.

 

Елімізде болып жатқан өзгерістерге сəйкес білім беру парадигмасы да өзгеруде. Жүргізіліп жатқан өзгерістер жеке тұлғаның өзіндік дамуына мүмкіндік жасайтын жаңа жүйені қалыптастыруға бағытталуда. Қазақстан Республикасында білім беру мен ғылымды дамытудың 2016-2019 жылдарға арналған мемлекеттік бағдарламасының мақсаты экономиканың орнықты дамуы үшін білім берудің және ғылымның бәсекеге қабілеттілігін арттыру, адами капиталды дамыту болып табылады. Жоғарыда аталған мақсаттарды іске асырудағы ең маңызды міндеттердің бірі қазіргі ғылымның ықпалдасқан салаларын дамыту және оларды заманауи мектептің білім беру үдерісіне кіріктіру болып табылады. Осыған байланысты оқушыларға ғылыми-техникалық білім берудің робот техникасы сияқты саласының өзектілігі артады.
Соңғы жылдары робототехника мен радиоспорт саласы қарқынды дамып келеді. Сондықтан қазіргі таңда білім беру кеңістігіне «Робототехника негіздері»  пәнін енгізу өте маңызды және өзекті болып отыр.  Ол екі бөлімнен тұрады: Роботтар және Arduino.

Қазіргі кезде роботтар өміріміздің көптеген саласына, атап айтқанда, ғарышты игеру, денсаулық сақтау, өндіріс, қоғамдық қауіпсіздікті қамтамасыз ету, қорғаныс ісі және басқа да  салаларға еніп үлгерді.

Роботты күнделікті өмірге енгізу үшін программалау тілінің орны ерекше.

Arduino-да микросхемалармен жұмыс жасау, оның қозғалысына программа жазу әдістері әдістемелік құралдың құндылығын арттыра түсері хақ.

Жоғарыда айтқан ойлар пән мұғалімдерінің «Робототехника негіздері» курсын кәсіби тұрғыдан сауатты түрде жүргізуге ықпал ететіндігі сөзсіз.

      Arduino Uno контроллері ATmega328 микроконтроллерінде орнатылған

Микроконтроллері — ATmega328

Жұмыс кернеуі — 5 B

Кіріс кернеуі (ұсынылатын) — 7-12 B

Кіріс кернеуі (шекті) — 6-20 B

Сандық кіріс (шығыстар) — 14 (оның 6-ы КИМ (ШИМ) шығысы ретінде қолданылуы мүмкін)

Аналогтық кіріс – 6

Кіріс/шығыс арқылы тұрақты ток — 40 мА

3.3 В шығару үшін тұрақты ток – 50 мА

Флеш-жады — 32 Кбайтжəне 0.5 Кбайт жүктеуші ретінде қолданылады

ОЕҚ (оперативті есте сақтау құрылғысы) — 2 Кбайт

EEPROM — 1 Кбайт

Тактілік жиілік — 16 МГц

Mega 54 сандық кірістерінің əрқайсысы, pinMode(), digitalWrite() жəне digitalRead() функцияларын пайдаланған кезде кіріс немесе шығыс ретінде реттей алады. Шығыстар 5В кернеуде жұмыс істейді. Əрбір шығысында жүктемелік резисторы болады. 20-50 кОм жəне 40 мА-ге дейін өткізе алады. Кейбір шығыстар ерекше функцияларға ие:

Тізбекті шина: 0 (RX) жəне 1 (TX);

Тізбекті шина 1: 19 (RX) жəне 18 (TX);

Тізбекті шина 2: 17 (RX) жəне 16 (TX);

Тізбекті шина 3: 15 (RX) жəне 14 (TX).

Шығыстар деректерді алу (RX) жəне TTL деректерді жіберу (TX) үшін қолданылады.

0 жəне 1 шығыстары тізбекті шинасының ATmega8U2 микросұлбасының сəйкес шығыстарына қосылулы.

— Сыртқы үзілістер: 2 (үзіліс 0), 3 (үзіліс 1), 18 (үзіліс 5), 19 (үзіліс 4), 20 (үзіліс 3) жəне 21 (үзіліс 2).

Шығыс деректері кіші мəнде, алдыңғы немесе артқы аймақтағы немесе шамалардың өзгеруі кезінде конфигурацияланып 44 үзіліс шақырылуы мүмкін.

Толық ақпарат attachInterrupt() функциясының сипаттамасында орналасқан.

— PWM: 2 ден 13-дейін жəне 44-46.

КИМ (кең импульсті модулятор): 3, 5, 6, 9, 10, жəне 11.

КИМ–нің рұқсат 8 битті шығысын analogWrite() функциясы арқылы қамтамасыз етеді.

— SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK).

Шығыстағы деректер арқылы SPI байланыс жүргізіледі, мысалы SPI қорын пайдалану.

SPI-да төрт сандық сигнал қолданылады:

• MOSI — (англ. MasterOutSlaveIn). Жетекші құрылғыдан жетектегіге ақпарат жіберу қызметін атқарады;

• MISO — (англ. Master In Slave Out). Жетектегі құрылғыдан жетекшіге ақпарат жіберу қызметін атқарады;

• SCLK — тізбектелген тактілік сигнал (англ. Serial Clock).

Тағы да SPI шығыстары ICSP блогында көрсетіледі, Uno, Duemilanove жəне Diecimila платформаларымен сəйкес келеді.

Жетектегі құрылғылар үшін тактілік сигналды жіберу қызметін атқарады;

• CS немесе SS — микросхеманы таңдау (англ. ChipSelect, SlaveSelect).

Берілген шығыстар арқылы SPI-мен байланыс орнатылады, сол үшін SPI кітапханасы қолданылады.

 LED: 13. Кіріктірілген  жарық диоды, ол 13 сандық шығысқа қосылған. Егер шығыстағы мəні жоғары потенциалға ие болса, жарық диоды жанады.

Uno платформасында 6 аналогты кірістері орнатылған (A0… A5 деп белгіленген), əрбірі 10 бит рұқсаты берілген (яғни, 1024 түрлі мəнді қабылдай алады). Стандартты түрде əрбір шығыстарының 5В өлшеу диапазоны болады.

Кейбір шығыстарының қосымша функциялары бар: I2C: 4 (SDA) жəне 5 (SCL).

— I2C: 20 (SDA) жəне 21 (SCL).

Шығыстар арқылы байланысы I2C жүзеге асырылады (TWI).

Құру үшін Wire қоры пайдаланылады. Шығыстар Mega аймағында орналасуы Duemilanove немесе Diecimila орналасу сəйкес емес.

Mega2560 аймағында 16 аналогты кірістері бар, əрқайсысы 10 бит болып келеді (яғни, 1024 əртүрлі мəн қабылдай алады).

Шығыстар жерлендіруге қатысты стандартты түрде 5 В-ке дейін өлшеу ауқымға ие. Дегенмен, AREF шығысы арқылы жоғарғы шегін жəне analogReference() функциясы өзгерте алады.

Аймақтық шығыстардың қосымша жұбы:

-AREF. Аналогты кірістер үшін тірек кернеуі analog Reference() функциясы арқылы қолданылады.

-Reset. Шығыстағы сигналдың төмен деңгейі микроконтроллерді өшіріп қосады.

Arduino платасындағы батырмаға мүмкіндікті жабатын, кеңейту платасында байланыс орнату үшін қайта жүктеу батырмасы қолданылады.

Arduino Uno платформасында компьютермен, Arduino басқа құрылғыларымен немесе микроконтроллерлермен байланыс орнату үшін бірнеше құрылғылар орнатылған.

ATmega3280 (RX) жəне 1 (TX) шығыстарымен орындалатын UART TTL (5 В) тізбектелген интерфейсімен байланыс орнатады.

Платада орнатылған ATmega8U2 микросхемасы берілген интерфейсті USB арқылы жібереді, компьютердегі программалар платамен виртуалды COM порт арқылы «байланысады».

ATmega8U2USB COM стандартты драйверлерін қолданады, басқа драйерлердің керегі жоқ, бірақ қосылу үшін Windows-қа ArduinoUNO.inf файлы қажет болады. Платформаға қосылу кезінде Arduino программасының (Serial Monitor) тізбектелген шина мониторингі мəтіндік мəліметтерді жібереді жəне қабылдайды.

FTDI микросхемасы немесе USB қосылуы арқылы мəлімет жіберілгенде платформада RX жəне TX жарық диодтары жанатын болады. SoftwareSerial кітапханасымен Uno кез келген сандық шығысы арқылы тізбектелген мəліметтерді жіберуге болады. ATmega328 I2C (TWI) жəне SPI интерфейстарынан тұрады. I2C шинасын пайдалану ыңғайлылығы үшін Arduino-да Wire кітапханасы қосылған. 

- 3321715

Пікірлер (1)
Жанар Жартынова # 11 желтоқсан 2018 в 12:10 0
Мақала "Робототехника негіздері" курсын жүргізетін жалпы білім беретін физика, информатика және математика мұғалімдеріне арналған.
Здесь нет никого ;-)