Nếu bạn từng tìm hiểu về các chế tạo robot, đèn nháy theo nhạc, hiệu ứng đèn led thì có lẽ không còn xa lạ với arduino là gì? Bài viết này wikiso.net sẽ giới thiệu chi tiết các thông tin bổ ích về arduino nhé!
Arduino là gì?
Arduino là một nền tảng mã nguồn mở được sử dụng để xây dựng các dự án điện tử. Arduino bao gồm các bảng mạch lập trình (vi điều khiển) và một phần mềm (IDE) được sử dụng để lập trình viết và tải mã máy tính lên bo mạch.
Nhờ sự đơn giản và dễ tiếp cận mà Arduino được sử dụng trong rất nhiều dự án lớn nhỏ.
Arduino không cần phần cứng riêng để tải mã mới lên bo mạch – bạn có thể chỉ cần sử dụng cáp USB. Ngoài ra, Arduino IDE sử dụng phiên bản đơn giản của C++, giúp việc học lập trình dễ dàng hơn.
Arduino là một dự án được các sinh viên trường Interaction Design Institute Ivrea.
Cơ chế hoạt động của Arduino là gì?
Arduino tương tác thế giới xung quanh thông qua cảm biến điện tử, động cơ và đèn. Các bộ phận của Arduino bao gồm phần cứng và phần mềm như sau:
- Phần ứng: Vi điều khiển với một số board mạch mã nguồn mở để điều khiển và lập trình gồm:
- Arduino Uno một loại board mạch đơn giản nhất hợp cho người mới bắt đầu. Dữ liệu board này gồm 14 chân đầu, 6 chân 5V giúp phân giải 1024 mức. Arduino Uno có thể chạy với tốc độ 16MHz, điện áp 7v-12v. Kích thước board này là 5.5x7cm giá khoảng 200.000 đồng.
- Arduino Micro có 20 chân thiết kế nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, kích thước bảng board 5x2cm.
- Arduino Pro thiết kế mới, chân số không có sẵn. Loại board này thường có 2 nguồn 3.3v và 5v.
- Arduino Nano kích thước nhỏ gọn nhất, dễ dàng lắp đặt với kích thước 2x4cm.
- Arduino Mega bộ phận thiết kế số chân đế 64 chân, kích thước 5x10cm.
- Arduino Leonardo không có cổng nối USB dùng lập trình. Thiết kế board với chip nhỏ điều khiển, kết nối qua COM ảo.
- Các phần mềm hỗ trợ phát triển tích hợp IDE có nhiệm vụ soạn thảo, biên dịch code, nạp chương cho board.
Các phiên bản Arduino nào phổ biến nhất?
Hiện tại có rất nhiều phiên bản Arduino khác nhau chúng được thiết kế để phục vụ cho từng chương trình, dự án. Trong bài viết này chúng tôi giới thiệu đến bạn phiên bản được nhiều người sử dụng nhất là Arduino UNO R3 đảm bảo các yêu cầu cơ bản cho người dùng.
Arduino UNO R3
Khi ai nhắc tới mạch Arduino dùng để lập trình, cái đầu tiên mà người ta luôn nghĩ tới là dòng Arduino UNO. Hiện dòng mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ 3 (R3). đây là mạch mà ta sẽ tìm hiểu, khi bạn đã hiểu rõ về nó, bạn có thể dễ dàng tìm hiểu và lập trình các dòng Arduino khác dễ dàng.
Thông số kỹ thuật của Arduino Uno R3
- Vi xử lý: ATmega328P
- Điện áp hoạt động: 5 Volts
- Điện áp vào giới hạn: 7 đến 20 Volts
- Dòng tiêu thụ: khoảng 30mA
- Số chân Digital I/O: 14 (với 6 chân là PWM)
- UART: 1
- I2C: 1
- SPPI: 1
- Số chân Analog: 6
- Dòng tối đa trên mỗi chân I/O: 30 mA
- Dòng ra tối đa (5V): 500 mA
- Dòng ra tối đa (3.3V): 50 mA
- Bộ nhớ flash: 32 KB với 0.5KB dùng bởi bootloader
- SRAM: 2 KB
- EEPROM: 1 KB
- Clock Speed: 16 MHz
Chân cấp năng lượng
- 5V: cấp điện áp 5V đầu ra, dùng để cấp nguồn cho các linh kiện điện tử kết nối với Arduino
- 3.3V: chức năng tương tự như cấp nguồn 5v nhưng đây là cấp điện áp 3.3V đầu ra.
- Ground: hay còn gọi là chân GND, là cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO. Khi bạn dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với nhau.
- Vin (Voltage Input): tương tự như chân 5V, nhưng thêm chức năng cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO thay vì cắm USB, bạn nối cực dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.
Các cổng vào/ra (I/O)
Arduino cung cấp nhiều các chân I/O ( hay còn gọi là Pin ) để ta giao tiếp hay gửi lệnh điều khiển các thiết bị, dưới đây là sẽ nói về các chân sử dụng nhiều nhất và phân chúng làm các loại như sau:
Các chân Digital
Phiên bản Arduino UNO R3 được sở hữu 14 chân digital từ 0 đến 13 dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Chúng chỉ có 2 mức điện áp có thể điều khiển là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA. Ngoài ra một số chân digital có chức năng đặc biệt là chân PWM.
- Chân PWM: là các chân có dấu ‘~’ đằng trước, các chân này cho phép bạn xuất ra xung PWM với độ phân giải 8bit (giá trị từ 0 đến 255) tương ứng với mức giao động điện áp của chân từ 0V đến 5V, khác với các chân không phải PWM, chỉ có thể chọn giá trị 0V hoặc 5V.
Các chân Analog
Arduino UNO có 6 chân analog (A0 đến A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0 đến 1023) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V đến 5V.
- Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác.
Chân TXD và RXD
Đây là các chân Serial dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive – RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp dữ liệu với các thiết bị cần sử dụng thông qua 2 chân này, ngoài ra có thể sử dụng 2 chân này để nạp code cho mạch mà không cần thông qua USB của mạch.
Ứng dụng của Arduino trong đời sống con người
- Arduino làm Robot với khả năng độc những thiết bị cảm biến, điều khiển động cơ…. Arduino giúp bộ xử lý trung tâm hoạt động nhiệm vụ của mình qua nhiều loại robot.
- Game tương tác: Arduino sử dụng để tương tác với màn hình, Joystick,… khi chơi game như phá gạch, Mario, Tetris,…
- Máy bay không có người lái.
- Điều khiển đèn tín hiệu giao thông, hiệu ứng đèn led nhấp nháy.
- Làm máy in 3D.
- Thiết kế đàn bằng ánh sáng.
- Làm lò nướng bánh có tweet cảnh báo khi bánh chín.
Ngoài ra Arduino còn được sử dụng để:
Mã nguồn mở
Bạn biết rằng phần cứng và phần mềm Arduino đều là mã nguồn mở. Vì thế, bạn hoàn toàn có thể làm mã nguồn mở với các sơ đồ, pubilc trực tuyến bằng cách mua linh kiện về làm. Cách này giúp bạn tiết kiệm nhiều chi phí để sử dụng mã nguồn mở.
Khả năng kết nối với thiết bị khác
Bạn có thể sử dụng Arduino để ứng dụng một số việc làm sau:
- Arduino hoạt động độc lập.
- Arduino kết nối với máy tính để truy cập dữ liệu cảm biến bên ngoài thế giới và cung cấp thông tin phản hồi cho bạn.
- Các Arduino sẽ tự kết nối với nhau.
- Arduino kết nối với thiết bị điện tử khác.
- Arduino kết nối với các chip điều khiển.
Không chỉ vậy, Arduino còn là công cụ học tập, sáng tạo để bạn thực hiện các dự án khoa học dễ dàng. Hiện tại có một công đồng Arduino rất lớn nên bạn có thể học hỏi và tham khảo ý kiến từ mọi người.
Arduino mang tới tính linh hoạt và chi phí học tập, sử dụng thấp hơn nhiều so với các linh kiện khác. Đây là ngôn ngữ lập trình khá đơn giản và quen thuộc với người đã có kinh nghiệm Java. Vì thế, Arduino là công cụ tuyệt vời để bạn học tập và nghiên cứu, thử nghiệm các thiết bị điện tử.
Biết được những ứng dụng tuyệt vời của arduino là gì sẽ giúp bạn nhiều trong việc sáng tạo ra những sản phẩm khoa học kĩ thuật có ứng dụng cao trong cuộc sống. Theo dõi wikiso để cập nhật nhiều thông tin bổ ích nhé!
